PDF《考虑配电网重构的城市多能源配电/气/热网扩展规划》

8 ] 、 改进的配热网

3 2 第4 3卷第7期2019年4月1 0日Vol.43N o . 7A p r .

1 0,

2 0

1 9 D O I :

1 0.

7 5

0 0 / A E P S

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1 8

0 3

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8 3 8节点测试系统[

1 3] 和5个EH 耦合的联合测试网 络验证了所提模型的正确性和有效性.

1 UME D N 数学模型 1.

1 模型描述 本文采用能源集线器( EH) 描述 UME D N 的耦 合单元― ― ―EH 的数学模型, 进而构建考虑含配电 网重构的配电网络、 配气网络、 配热网络以及 EH 相关约束的小时级优化规划模型. 如图1所示, UME D N 由配电网、 配气网、 配热网以及 EH 四部 分构成.其中, EH 模型需要确定设备的安装年份、 型号、 新装还是扩容;

配电网模型、 配气网模型和配 热网模型需要根据小时级的网络运行情况, 模拟能 量运行的实时潮流, 确定能量源和输能通道的安装 年份、 型号、 新装还是 扩容.UME D N 位于能源供给的末端, 考虑到经济性以及后续管理的便利性, 配 电网、 配气网和配热网均采用常用的辐射状网架结构[

1 4 -

1 6] .图中变量含义于下文说明. 图1 城市多能源配网网络拓扑及相关变量 F i g .

1 T o p o l o g yo f i n v e s t i g a t e dUME D Nn e t w o r ka n dr e l a t e dv a r i a b l e s 1.

2 E H 数学模型 在UME D N 中, EH 通过转换矩 阵, 连接能源需求端与配送端.从系统角度来看, 为多输入多输 出的多能源载体, 可视为一个终端网络节点[

1 7 ] .图 1中, 右下角为待规划的 EH 架构, 输入端接受来自 配电网、 配气网以及配热网的能量, 输出端为负荷, 供给冷热电能.内部有五种能量转换装置, 包括变 压器、 热电联产装置( CH P) 、 燃气锅炉( B L) 、 电制冷 机( E C) 、 吸收制冷机( HC) .图1中, 变压器、 燃气 锅炉和电制冷机为初始年已经存在的设备.随着负 荷的增 加, 设备需要新建或扩容.为明确待规划EH 输入与输出的能量转换关系, 可得矩阵方程: L E L C L H ? ? ??? ? ? ? ??? ? = η T η C G E v

0 0

0 0

0 η C GH v+ η B ( 1- v)

1 ? ? ??? ? ? ? ??? ? P E P G P H ? ? ??? ? ? ? ??? ? + -1

0 η E C η H C

0 -1 ? ? ??? ? ? ? ??? ? P E C P H C ? ? ?? ? ? ?? (

1 ) 式中: η C G E 和η C GH 分别为热电联产装置将天然气变 为电能和热能的转换效率;

η T 和η B 分别为变压器 和燃气锅炉将天然气变为热能的转换效率;

v 为将 源自配气网的天然气流入热电联产装置的比例, 1- v 为相应注入燃气锅炉的比例;

η E C 为电制冷机将电 能变为冷能的转换效率;

η H C 为吸收制冷机将热能 变为冷能的转换效率;

L E , L H , L C 分别为电负荷、 热 负荷和冷负荷;

P E , P G , P H 分别为从配电网、 配气 网和配热网输入至 EH 的能量;

P E C 为输入至电制 冷机的电能;

P H C 为输入至吸收制冷机的热能.

2 UME D N 扩展规划模型 2.

1 目标函数 以UME D N 总成本F 最小作为目标函数, 即minF=C1+C2+C3+C4 (

2 ) 式中: C1 为新建成本;

C2 为维护成本;

C3 为运行成 本;

C4 为中断成本. 为便于说明, 本文定义, 对? i∈ΩC, 有: xy C, i= Xy C, i-X ( y-1) C, i y∈{ 2, 3, …, T} Xy C, i y=1 (

3 ) 式中: xy C, i 为设备i 在第y 年是否安装, 取0为在第 y 年不安装i 设备, 取1为在第y 年安装该设 备;

Xy C, i 为设备i 第y 年是否存在, 若存在, 则其值为 1, 反之为0;

ΩC 为所有候选设备的可选型号集合;