PDF《基于随机动态规划的多能联供系统冷热电经济分配模型》

第39 卷第6期2019 年6月电力自动化设备Electric Power Automation Equipment Vol.

39 No.6 Jun.

2019 ? ? 基于随机动态规划的多能联供系统冷热电经济分配模型 王亚楠,吴杰康,毛晓明 (广东工业大学 自动化学院,广东 广州 510006) 摘要:建立了风力发电机组与燃气轮机联合驱动下含压缩空气储能装置的多能联供系统冷热电经济分配模 型. 该模型考虑风电输出功率和冷、热、电负荷的波动特性,利用概率密度函数对系统的随机变量进行拟合. 以投资成本和运行成本作为目标函数,以冷、热、电负荷平衡及各设备出力特性作为约束条件,采用随机动态 规划对系统能源进行合理的调度和分配以达到最优经济效益,并通过控制系统的制冷比和风电输出功率平 抑系数,实时调整系统各设备的容量及运行状态. 实例的计算结果表明,压缩空气储能能够有效地平抑风电 输出功率的波动,减少弃风经济损失;

相比于固定能量分配,采用动态规划对系统的能量进行分配具有更多 的价值和优势. 关键词:多能联供系统;

冷热电经济分配;

压缩空气储能;

随机动态规划;

模型 中图分类号:TM

732 文献标志码:A DOI:10.16081 / j.issn.1006-6047.2019.06.003 收稿日期:2018-08-20;

修回日期:2019-04-07 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51567002,50767? 001);

国家高技术研究发展计划(863 计划) 项目(2007AA? 04Z197);

高等教育博士点专项研究基金资助项目(200945? 01110002);

广东自然科学基金资助项目(S2013010012431, 2014A030313509);

广东省公益研究与能力建设专项资金资 助项目(2014A010106026);

广东省应用型科技研发专项资 金资助项目(2016B020244003) Project supported by the National Natural Science Foundation of China(51567002,50767001),the National High Technology Re? search and Development Program of China(863 Program)(2007? AA04Z197), the Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education ( 20094501110002), the Natural Science Foundation of Guangdong(S2013010012431,2014A03? 0313509),Guangdong Special Fund for Public Welfare Study and Ability Construction(2014A010106026) and Guangdong Ap? plied Science and Technology Research Foundation(2016B? 020244003)

0 引言 在过去的

2 个世纪内,由于人口增长、技术进 步,能源消耗迅速增加,能源部门公布的数据显示, 住宅区和商业区用于供暖、制冷、供电所占的能耗为 总能耗的 16%,能耗的增加也相继带来许多的环境、 经济问题[1?2] . 相比于传统的分供系统,多能联供及 冷热电联供( CCHP) 系统具有节能、环保、高效等 优点[3?5] . 为了设计更多的环境友好型多能联供系统,在 传统的煤、天然气等单能源驱动的情况下,逐渐发展 了风能、太阳能以及生物质能等可再生能源与一次 性能源联合驱动的 CCHP 系统[6?10] . 其中具有多种 可再生能源互补的 CCHP 系统的性能受太阳能辐射 强度、环境温度和沼气中甲烷含量等的影响较大,需 在合适的环境参数下才能保证系统稳定、高效的运 行[11] . 构建具有多种可再生能源互补的 CCHP 系 统不仅可以降低生产成本,还极大地增加了系统稳 定性和可靠性[12] ,在环境保护等方面也获益良多. 针对多能联供系统,国内外专家学者在经济、环 境以及热力学性能等方面做了大量的分析 和评估[13?15] . 分析实验结果可知,通过梯级利用化石燃 料燃烧所释放的能量可提高一次性能源利用率至 80%,此外,燃料经过燃烧分解循环利用可减少 30% 的温室气体排放量[16] . 大量研究通过对多能联供 系统进行设计与运行优化,并与分供系统进行比较, 可得结论:相比于传统分供系统,联供系统具有经济 效益优、环境友好、一次性能源利用率高等优势[17] . 在对多能联供系统进行多目标优化时,常用的 模型有线性规划、非线性规划以及动态规划模型. 文献[18]罗列了