PDF《冷热电联供型微电网优化运行及敏感性分析》

・ 发电技术・2017 年11 月Electric Power Engineering Technology 第36 卷第6期冷热电联供型微电网优化运行及敏感性分析崔林1,唐 沂媛2,

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国家电网公司变电站智能设备检测技术重点实验室(国网江苏省电力公司电力科学研究院),江苏南京211103;

2. 国网山东省电力公司济南供电公司,山东济南250012;

3. 东南大学电气工程学院,江苏南京211109) 摘要:冷热电联供型(CCHP)微电网是一种以联供设备为核心,包含多种分布式单元存在冷热电三种能量平衡的微电网形态,具有能源利用率高、供电可靠性高、环境污染小、调度灵活等特点.文 中建立由多种微电源数学模型和约束条件组成的混合整数规划模型,使建立的系统更实际情况.从 微电网经济调度运行出发,在满足微电网冷热电负荷需求下,以系统的整体费用最小为优化目标,采用CPLEX 优化软件求解,仿真了各月典型日的优化运行,从仿真结果可以了解不同电源在不同时段的出力情况,使电源经济运行.同 时对天然气价格进行敏感性分析,分析该价格对各电源出力情况的影响.关键词:微电网;

CCHP;

优化运行;

敏感性分析;

CPLEX 中图分类号:TM711 文献标志码:A文章编号:2096-3203( 2017) 06-0138-06 收稿日期:2017-06-28;

修回日期:2017-07-30 基金项目:国家科技支撑计划资助项目(消纳风电的热-电 联合优化规划及运行控制技术);

国家电网公司科技项目(多 源分布式新能源发电直流供电运行控制技术研究与应用)0引言全球对电能需求的日益增加导致了煤和石油等非可再生能源的大量加速消耗,同时产生的排放物也对环境造成了重大影响.因 此,如何有效地利用清洁能源、提高可持续发展的能力成为全球关注的热点.为 了最大化开发电网的能源效率,微电网成为了各国研究的热点[1-6]. 冷热电联供型(CCHP)微电网是一种以联供设备为核心,包含多种分布式单元(可 再生能源、联供设备、储能、蓄热等),存在冷热电三种能量平衡的微电网形态.它 是布置在用户附近,以燃气为一次能源,用于发电,并利用发电余热制冷、制热,同时向用户输出电能、冷热能的分布式能源供应系统.CCHP 微电网具有能源利用率高、供电可靠性高、环境污染小、调度灵活等特点.冷 热电联供系统在科学用能的指导下,可实现能源的梯级利用,能源利用率可以达到70% ~90%, 与分产系统相比,节能率可达到20% ~ 40%, 实现大幅度节能,减少环境污染,符合建设节约型社会的要求.目前对联供系统的优化主要是从2个方面进行研究:系统的优化设计和系统的优化运行.文 中研究的主要内容即系统的优化运行,选择投资一定条件下运行费用最小为目标函数.目 前国内研究电力微电网优化运行和相关的一些算法相对较多,而对于含冷热电联产的微电网研究就相对较少.文 献[7] 研究了可靠性与经济性相协调的微电网优化运行,但是其可靠性只是作为结果的一个参考性指标而不是确定性约束条件.文 献[8]运用混合整型多级目标规划方法建立优化模型,并对模型的配置和策略进行研究.文 献[9-12]以CCHP 系统运行成本最小为目标,进行了热电联供系统的数学优化配置模型和不同运行策略的研究.文中建立了含冷热电联产系统的微电网孤网系统,由风电机组、光伏电池(PV) 、 燃料电池(FC) 、 微型燃气轮机(MT) 、 蓄电池和蓄热槽等组成.文 章建立了该系统的优化运行经济数序模型和约束条件,目标函数综合考虑了发电单元的初始投资等值费用、燃料费用、运行维护成本以及环境等值费用,采用CPLEX 混合整数线性规划求解,通过算例进行设备优化运行和天然气价格的敏感性分析.1CCHP 微电网优化运行模型考虑电源设备的初始投资和计及环境价值的微电网优化运行,风力发电和太阳能光伏发电不计燃料成本和运行维护费,文中采用CPLEX 做混合整数线性规划求解,CCHP 微电网结构示意图如图1所示.1.1 经济性目标函数微电网优化运行目的是使系统各微电源最优化出力既能满足负荷,又要使总费用最低.建 立的经济性目标函数为:831图1CCHP 微电网系统结构Fig.1 Structure chart of the combined cooling,heating and power microgrid minP = ∑ N i =