含壓縮空氣儲能的CCHP系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化運行研究.pdf

1、隨著全球能源危機和環(huán)境污染的持續(xù)加重，發(fā)展新能源和提高能源利用率已備受世人關(guān)注。然而，新能源雖發(fā)展迅速但受到波動性和隨機性等不穩(wěn)定性因素的影響，其并網(wǎng)利用仍存在諸多問題，導(dǎo)致中國西北地區(qū)棄風(fēng)、棄光的浪費現(xiàn)象嚴重，壓縮空氣儲能相比其他儲能技術(shù)具有壽命長、容量大、選址靈活等優(yōu)勢，近年來國內(nèi)外都取得了飛速發(fā)展，更因其壓縮和膨脹過程具有天然的冷熱電接口，可與傳統(tǒng)的三聯(lián)供系統(tǒng)通過多能互補的方式相結(jié)合，三聯(lián)供系統(tǒng)本身能量梯級利用的原則就能極大的提高

2、能源利用率，兩者耦合后，合理的規(guī)劃與運行策略可充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，降低成本、更加高效的利用能源。
　　基于之前的研究，本文研究了一種含壓縮空氣儲能的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，將壓縮空氣儲能系統(tǒng)與常規(guī)以內(nèi)燃機為核心的三聯(lián)供系統(tǒng)通過多種接口耦合，共同為向用戶提供能量，同時電網(wǎng)和燃氣鍋爐等作為補充確保能源的供應(yīng)充足。內(nèi)燃機是系統(tǒng)的主要供能來源，壓縮空氣儲能作為電網(wǎng)和內(nèi)燃機兩者的調(diào)峰設(shè)備，吸收電網(wǎng)富余的新能源或谷電進行充電，在用電峰值時段進行膨脹放

3、電。建立了內(nèi)燃機、換熱器、壓縮機和膨脹機等關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)學(xué)模型，在模型基礎(chǔ)上重點分析了兩大子系統(tǒng)的冷熱電輸出特性，包括其輸出的電熱比、效率等，表明系統(tǒng)具有很寬的輸出范圍，可滿足用戶不同的負荷需求，為后期運行調(diào)節(jié)做好了理論鋪墊。針對不同的供能來源組合，研究了系統(tǒng)的幾種工作模式。
　　系統(tǒng)做到全局優(yōu)化，必須從建設(shè)時期設(shè)備選型開始，合適的設(shè)備型號容量是運行優(yōu)化的基礎(chǔ)，同時會制約后期的運行優(yōu)化，而后期運行控制策略的不同也會對系統(tǒng)的設(shè)備有所要

4、求和影響，這是一類多時間尺度優(yōu)化問題，對此，本文采用雙層優(yōu)化方法來進行優(yōu)化求解，通過設(shè)置不同層級的優(yōu)化函數(shù)來解決前后期的矛盾，全局目標具有更高的優(yōu)先級，在此基礎(chǔ)上進行下層運行的尋優(yōu)。本文結(jié)合算法發(fā)展水平和實際需求，編寫雙層優(yōu)化算法，上層以現(xiàn)有內(nèi)燃機產(chǎn)品、壓縮空氣儲能容量和電網(wǎng)最大輸入功率為變量，下層采用遺傳算法優(yōu)化輸出。
　　最后，在能量模型和所編算法基礎(chǔ)上，給出了系統(tǒng)經(jīng)濟性分析的雙層優(yōu)化模型，上層以包含設(shè)備成本和運行時各種成本的