多能協(xié)同的綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)調(diào)度方法研究.pdf

1、近年來，綜合能源利用效率普遍偏低、大量化石燃料使用帶來的環(huán)境問題正在嚴重制約我國經(jīng)濟、能源和環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。傳統(tǒng)的攫取和依賴不可再生資源的增長方式已經(jīng)不能維持我國經(jīng)濟社會發(fā)展，以石油和煤炭為核心的化石能源時代即將結束，我們將要面臨的是新能源和化石能源互補的“混合能源時代”。因此，在智能電網(wǎng)基礎上，催生出集成了供電、供熱和供氣等系統(tǒng)的綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system，IES)。綜合能源系統(tǒng)對提高社會能源利

2、用效率、促進可再生能源規(guī)?；_發(fā)、提高社會基礎設施利用率和能源供應安全，以及實現(xiàn)中國節(jié)能減排目標具有重要意義，已成為當今能源系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。本文圍繞多能協(xié)同的綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)調(diào)度方法展開研究，一方面研究考慮多能互補和能量梯級利用的IES優(yōu)化調(diào)度模型與方法，在IES內(nèi)部協(xié)調(diào)各種資源，實現(xiàn)多能互補、能量梯級利用，兼顧經(jīng)濟性和用戶滿意度;另一方面，研究與上級電網(wǎng)互動的IES綜合需求響應模型與方法，通過與上級能量管理系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)互動，響應

3、上級電網(wǎng)需求，實現(xiàn)用戶與上級電網(wǎng)的雙贏。主要工作如下:
　　1.綜合考慮IES組成的多樣性和能量流動的復雜性，建立了IES中多種分布式能源設備的準穩(wěn)態(tài)模型，并在分析典型IES的組成和結構特征基礎上，提出一種通用IES能量流描述方式。該方法很好地滿足了系統(tǒng)建模的通用性和靈活性要求，為IES協(xié)調(diào)調(diào)度模型建模理論和方法奠定了基礎。
　　2.以IES設備準穩(wěn)態(tài)模型和能量流描述方法為基礎，提出了考慮多能互補的綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度模型

4、和方法。并以典型的工廠綜合能源系統(tǒng)為例，通過對其目標函數(shù)、優(yōu)化變量和約束條件三項基本要素進行分析和處理，詳細闡述了考慮多能互補的IES優(yōu)化調(diào)度模型的建模和優(yōu)化過程。最后，選擇數(shù)學規(guī)劃方法對模型進行求解，分析了通過多能協(xié)同優(yōu)化后IES所能取得的效益。
　　3.在考慮多能互補的綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度模型的基礎上，構建了考慮能量梯級利用的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型。同樣以典型的工廠綜合能源系統(tǒng)為例，詳細說明了考慮能量梯級利用的綜合能源系統(tǒng)

5、的優(yōu)化調(diào)度模型和方法的應用。算例分析表明，所提模型遵循“品位對口，梯級利用”的科學用能思想，按熱品位高低進行能量梯級利用，實現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)流程與設備運行參數(shù)的綜合優(yōu)化。
　　4.在制定IES優(yōu)化調(diào)度策略的基礎上，為了響應上級電網(wǎng)可能存在的調(diào)峰等輔助服務需求，構建了考慮與上級電網(wǎng)互動的IES綜合需求響應模型(integrated demand response，IDR)，通過IES中多種能源協(xié)同轉(zhuǎn)換，進一步挖掘與利用IES的可調(diào)控能力

6、，改變用戶的綜合用能行為，響應上級電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務需求。并提出考慮用戶滿意度的IDR補償報價形式，使上級電網(wǎng)在滿足削峰條件的同時更加合理的補償IDR對IES用戶經(jīng)濟性及滿意度的影響，保障用戶利益，實現(xiàn)了電網(wǎng)公司與IES用戶的雙贏。
　　5.基于科研和項目的理論研究，參與并完成了分布自治綜合控制系統(tǒng)的研發(fā)。從智能管理軟件和系統(tǒng)硬件兩個方面制定具體實施方案，通過有效的能量管理，實現(xiàn)IES中能量生產(chǎn)、能量轉(zhuǎn)換、能量配送和能量使用等環(huán)節(jié)的