PDF《计及综合需求侧响应的能量枢纽优化配置》

修回日期:2017-

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24 基金项目:国家重点基础研究发展计划(973 计划)资助项 目(2013CB228202);

国家自然科学基金 资助项目(51477151);

中国南方电网公司科技项目(WYKJ00000027) Project supported by the National Key Basic Research Program of China(973 Program)(2013CB228202),the National Natural Science Foundation of China(51477151) and the Science &

Technology Program of China Southern Power Grid (WYKJ鄄00000027) 摘要: 能量枢纽是多能源系统的重要组成部分,可容纳多种形式能源的输入和多元化的负荷类型. 优化配 置能量枢纽的设备类型和容量是保证能量枢纽安全经济运行的基础. 同时,需求侧响应机制和技术的不断 发展对该优化配置问题提出了新的要求. 在此背景下,首先概述了能量枢纽中各类设备的模型,并对冷热 电负荷特性进行分析和分类建模. 然后,基于典型日负荷轮廓,以初始安装成本、运行维护成本和能耗成本 构成的年运行费用最低为优化目标,考虑综合需求侧响应及能量枢纽运行约束,建立了能量枢纽优化配置 的0-1 混合整数线性规划模型. 算例结果表明,所构建的优化配置模型可显著降低能量枢纽的年运行费用. 关键词: 多能源系统;

能量枢纽;

优化配置;

综合需求侧响应;

冷热电负荷 中图分类号: TM

72 文献标识码: A DOI: 10.16081 / j.issn.1006-6047.2017.06.014 计及综合需求侧响应的能量枢纽优化配置 崔鹏程

1 ,史俊t

1 ,文福拴 1,2 ,孙磊1,董朝阳

3 ,郑宇3,张 睿3(1. 浙江大学 电气工程学院,浙江 杭州 310027;

2. 文莱科技大学 电机与电子工程系,文莱 斯里巴加湾 BE1410;

3. 南方电网科学研究院,广东 广州 510080) 第37 卷电力自动化设备1能量枢纽系统架构设计 能量枢纽系统一般包括能量生产、转换和存储 设备. 本文所针对的能量枢纽系统架构如图

1 所示,采用 自发自用、余量上网 的运行机制,优先满 足本地各类负荷需求,同时允许将富余电量输送到 配电系统. 本文将一天分为

48 个时段,并假定每个 时段的状态参数保持不变,这样在时刻 t 某变量的取 值即为在时段 t 中该变量的取值. 1.1 能量生产设备 a. 燃气轮机. 燃气轮机是能量枢纽最常用的发电机,以微型燃 气轮机为核心的冷热电联供系统的能源利用率可达 70%~90%[18] . 这里假设燃气轮机的效率在运行区 间内保持不变,废热由余热锅炉回收利用,其输出的 电功率和回收的热功率可以描述为[19] : pt GT =ηe GT λgas f t GT (1) ht GT =ηh WH (1-ηe GT )λgas f t GT (2) 其中,pt GT 、ht GT 和ftGT 分别为燃气轮机在时刻 t 输出的 电功率、回收的热功率和燃气消耗速率;

λgas 为天然 气热值;

ηe GT 和ηh WH 分别为燃气轮机发电效率和余热 锅炉热回收效率. b. 燃气锅炉. 燃气锅炉是常用的热源设备,当燃气轮机提供的 回收热量不能满足用户的热负荷时,则需燃气锅炉 为部分热负荷提供热能. ht GB =ηh GB λgas f t GB (3) 其中,ht GB 和ftGB 分别为燃气锅炉在时刻 t 输出的热 功率和燃气消耗速率;

ηh GB 为燃气锅炉的供热效率. 1.2 能量转换设备 能量转换设备包括溴化锂吸收式制冷机、热泵、 电制冷机等. 该类设备用于不同能量形式之间的转 化,如电转热、热转冷等,仅涉及转换效率,因此可以 对该类装置统一采用式(4)进行建模. wout t.s =ηs win t.s (4) 其中,win t.s 和wout t.s 分别为能量转换设备 s 在时刻 t 的 输入和输出功率;