綜合能源系統(tǒng)中經(jīng)濟(jì)環(huán)保調(diào)度及其徑流算法研究.pdf

1、綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system，IES)是多種能源生產(chǎn)、供應(yīng)、使用的一體化運(yùn)作的能源系統(tǒng)，其利用太陽能、風(fēng)能、天然氣等實(shí)現(xiàn)能源的轉(zhuǎn)化，并利用電、熱等能源的存儲(chǔ)、供應(yīng)、消耗實(shí)現(xiàn)能源的利用，是當(dāng)前提高能源利用效率、減少污染氣體排放以及開發(fā)利用可再生清潔能源的新興的重要研究方向。
　　在介紹綜合能源系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了綜合能源系統(tǒng)構(gòu)架及在能源生產(chǎn)、流動(dòng)和配給中能量轉(zhuǎn)換的綜合內(nèi)涵，說明了能

2、源生產(chǎn)是傳統(tǒng)能源與風(fēng)能、太陽能、天然氣等新能源的綜合;能源流動(dòng)是通過供電網(wǎng)、熱力網(wǎng)和供冷網(wǎng)的多網(wǎng)絡(luò)綜合;能源配給是對(duì)電負(fù)荷、熱負(fù)荷和冷負(fù)荷的消費(fèi)綜合。
　　為了實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)環(huán)保優(yōu)化運(yùn)行，建立了以燃料成本、環(huán)境成本和購(gòu)電成本之和為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度模型。其中，燃料成本中考慮了熱電聯(lián)產(chǎn)、僅發(fā)電、僅產(chǎn)熱的成本函數(shù);環(huán)境成本中含有CO2排放成本，且將SO2等其他氣體排放量通過當(dāng)量轉(zhuǎn)換統(tǒng)一計(jì)量;購(gòu)電成本由購(gòu)買風(fēng)力、太陽能發(fā)電組成。將風(fēng)

3、電、太陽能等新能源發(fā)電出力作為隨機(jī)變量，并考慮其概率分布特性，將綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)環(huán)保優(yōu)化調(diào)度模型變換為其隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度模型，采用超分位數(shù)方法求解該隨機(jī)問題。仿真結(jié)果表明，置信水平越高，調(diào)度成本越大，環(huán)保性越好。調(diào)度結(jié)果與調(diào)度決策者對(duì)利潤(rùn)追逐或風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避的傾向性相關(guān)。
　　為了降低調(diào)度決策的偏好對(duì)運(yùn)行狀況的影響，需采用更為可控的運(yùn)行方案和優(yōu)化方法。同時(shí)為了減少新能源發(fā)電的隨機(jī)性對(duì)并網(wǎng)系統(tǒng)的影響，可采用頻率感知控制器或并網(wǎng)功率控制器等控制

4、方式，將新能源所發(fā)電力分別接入供電和供熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電并網(wǎng)功率的可控、可調(diào)或定值，并更新地刻畫了電力實(shí)時(shí)平衡和熱力階段性平衡方程。由此構(gòu)建了新的平抑新能源隨機(jī)性的綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)環(huán)保調(diào)度優(yōu)化模型。仿真結(jié)果表明，這種平抑新能源發(fā)電隨機(jī)性、控制和調(diào)整其并網(wǎng)功率的方案和優(yōu)化模型，可充分提高新能源利用水平，減少棄風(fēng)棄光，提高綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。
　　為了解決當(dāng)前數(shù)學(xué)規(guī)劃算法和智能算法在求解這類非凸和不連續(xù)特征的優(yōu)化模型

5、中的困難，嘗試了一種新型智能算法，即徑流算法。該算法受高山徑流流向大海時(shí)，其高度、位置和寬度隨到達(dá)目的地變化而變化的啟發(fā)，將徑流集中的每條徑流作為基本組成單元，使得每條徑流都在由延伸位置、流域?qū)挾纫约昂０胃叨人鶉蓞^(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，隨著徑流海拔高度的不斷下降，并根據(jù)徑流自身的流向經(jīng)驗(yàn)以及鄰近徑流的流向經(jīng)驗(yàn)對(duì)自己的流域?qū)挾冗M(jìn)行不斷修正，從而達(dá)到不斷更新徑流向前延伸的位置。仿真結(jié)果表明，徑流算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，迭代次數(shù)少，收斂速度快，與粒子群和遺傳算法

6、相比，優(yōu)化結(jié)果隨機(jī)性小，更易于獲取全局最優(yōu)解。將徑流算法與粒子群算法的參數(shù)和變量進(jìn)行了一一對(duì)照性分析和比較，該兩種算法的尋優(yōu)本質(zhì)上非常相似，但徑流算法多出的一組高度參數(shù)，促進(jìn)了尋優(yōu)計(jì)算。
　　將徑流算法應(yīng)用于求解平抑新能源隨機(jī)性的綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)環(huán)保調(diào)度優(yōu)化模型，仿真結(jié)果表明，通過相應(yīng)的控制方案將風(fēng)能、太陽能發(fā)電以供電和供熱方式接入聯(lián)供系統(tǒng)，可平抑新能源發(fā)電隨機(jī)性，實(shí)現(xiàn)電力實(shí)時(shí)平衡，熱力階段平衡，有效地降低了風(fēng)電出力預(yù)測(cè)偏差對(duì)系統(tǒng)