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  • 基于二層規(guī)劃的用戶側(cè)能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃

    2018-01-02 11:30:53 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
    中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院的研究人員吳聰、唐巍、白牧可、張璐、叢鵬偉,在2017年第21期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文,針對(duì)能源系統(tǒng)規(guī)劃中對(duì)多個(gè)供能區(qū)域的協(xié)調(diào)互濟(jì)及多能流聯(lián)合調(diào)度考慮不足的現(xiàn)狀,研究基于
         中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院的研究人員吳聰、唐巍、白牧可、張璐、叢鵬偉,在2017年第21期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文,針對(duì)能源系統(tǒng)規(guī)劃中對(duì)多個(gè)供能區(qū)域的協(xié)調(diào)互濟(jì)及多能流聯(lián)合調(diào)度考慮不足的現(xiàn)狀,研究基于二層規(guī)劃的用戶側(cè)能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃方法。  
     
          首先,梳理供能系統(tǒng)結(jié)構(gòu),對(duì)各能量單元建模,并分析用戶側(cè)能源互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷特性;其次,綜合考慮多種能源互聯(lián)、多個(gè)供能區(qū)域協(xié)調(diào)互濟(jì)及多能流聯(lián)合調(diào)度,建立用戶側(cè)能源互聯(lián)網(wǎng)的二層規(guī)劃模型,上層以年費(fèi)用最低為目標(biāo),各能量單元的安裝容量為優(yōu)化變量,下層以年運(yùn)行費(fèi)最低為目標(biāo),各時(shí)段能量單元的調(diào)度值為優(yōu)化變量;最后,采用精英保留策略遺傳算法對(duì)上層規(guī)劃模型求解,下層為0-1混合整數(shù)線性規(guī)劃模型,采用分支定界法求解。
     
          算例表明:所提規(guī)劃建模方法具有可行性和有效性;多能流聯(lián)合調(diào)度、多區(qū)域協(xié)調(diào)互濟(jì)可以大幅削減年費(fèi)用,還可緩解負(fù)荷與燃機(jī)熱電比不匹配等問(wèn)題;通過(guò)多種能源網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)較通過(guò)單一電網(wǎng)或熱網(wǎng)互聯(lián)更經(jīng)濟(jì)。
     
          隨著全球環(huán)境危機(jī)不斷加劇和傳統(tǒng)化石能源日漸枯竭,可再生清潔能源得到大力發(fā)展。由于風(fēng)能、太陽(yáng)能等本身具有波動(dòng)性和隨機(jī)性的特點(diǎn),其高滲透率接入對(duì)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。
     
          此外,傳統(tǒng)能源行業(yè)(電/熱/天然氣等) 單獨(dú)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行不利于系統(tǒng)綜合能效的提升。以泛在互聯(lián)、低碳高效和多源協(xié)同等為特征的能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生,其利用智能電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),融合電力網(wǎng)、熱力網(wǎng)等多能源網(wǎng),形成多種能源高效利用和多元主體參與的能源互聯(lián)共享網(wǎng)絡(luò)。
     
          用戶側(cè)存在諸多小規(guī)模分布式能源系統(tǒng),負(fù)荷具有較強(qiáng)的隨機(jī)性和波動(dòng)性,“源”與“荷”距離較近。在用戶側(cè)構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)不但能就地滿足用戶的電/熱/冷多種能源需求,而且可以平緩負(fù)荷曲線、提高能源利用效率和消納可再生能源。相關(guān)研究有冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、綜合能源系統(tǒng)和泛能網(wǎng)等。
     
          針對(duì)單個(gè)供能區(qū)域,文獻(xiàn)[3]考慮多種能流的相互轉(zhuǎn)換,提出冷/熱/電聯(lián)供微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度通用建模方法,以某辦公樓為測(cè)試對(duì)象驗(yàn)證模型有效性。文獻(xiàn)[6]提出考慮多能源互聯(lián)和多能流協(xié)調(diào)的分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃方法,仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)與集中供能模式、常規(guī)冷熱電聯(lián)產(chǎn)模式相比更經(jīng)濟(jì)高效。
     
          針對(duì)多個(gè)區(qū)域互聯(lián),文獻(xiàn)[8]提出了基于0-1混合整數(shù)線性規(guī)劃的多能源站互聯(lián)規(guī)劃方法,但規(guī)劃中可供選擇的設(shè)備種類(lèi)較少,同時(shí)局限于站間熱力互濟(jì)。
     
          文獻(xiàn)[12]以年運(yùn)行費(fèi)和碳排放最低為目標(biāo),采用矩陣形式建立運(yùn)行優(yōu)化模型,先后考慮兩個(gè)、三個(gè)區(qū)域互聯(lián),并對(duì)比分析不同運(yùn)行場(chǎng)景,算例表明多個(gè)區(qū)域互聯(lián)、熱電聯(lián)供更具經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
     
          當(dāng)前對(duì)于能源互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃研究較少,文獻(xiàn)[13]研究以電能路由器為核心的能源互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu),并提出基于電能交換器的未來(lái)配電網(wǎng)組網(wǎng)形態(tài)。文獻(xiàn)[14]針對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)中“能量傳輸擁塞”和“能量負(fù)載均衡”問(wèn)題,分別提出基于邊權(quán)和基于網(wǎng)絡(luò)鄰節(jié)點(diǎn)負(fù)載的路由策略。
     
          文獻(xiàn)[15]提出了考慮分布式光伏發(fā)電、相變儲(chǔ)能和冷/熱/電聯(lián)供的多能源協(xié)同優(yōu)化建設(shè)方案,以海淀北部示范區(qū)為例,改善了電力負(fù)荷特性,與常規(guī)能源供應(yīng)體系下相比,變電站的規(guī)劃容量明顯減少。
     
          綜上所述,當(dāng)前對(duì)于用戶側(cè)能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃的研究較少,現(xiàn)有規(guī)劃文獻(xiàn)對(duì)于多個(gè)供能區(qū)域經(jīng)多種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)調(diào)互濟(jì)以及對(duì)于電/熱/冷能流實(shí)行聯(lián)合調(diào)度的考慮不夠充分。
     
          針對(duì)上述不足,本文梳理系統(tǒng)結(jié)構(gòu),對(duì)各能量單元建模,同時(shí)分析用戶側(cè)能源互聯(lián)網(wǎng)的負(fù)荷特性; 充分考慮多種能源互聯(lián)、多個(gè)供能區(qū)域互濟(jì)及多類(lèi)能流聯(lián)合調(diào)度,建立二層規(guī)劃模型,進(jìn)行各能源路由器內(nèi)設(shè)備配置和各能源局域網(wǎng)間網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,上、下層模型分別以年費(fèi)用最低、年運(yùn)行費(fèi)最低為優(yōu)化目標(biāo); 采用精英保留策略遺傳算法、分支定界法求解所提模型,上、下層相互制約迭代計(jì)算; 仿真算例驗(yàn)證方法可行性,對(duì)比分析多能互補(bǔ)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)對(duì)規(guī)劃經(jīng)濟(jì)性的影響。
     
    圖1 用戶側(cè)能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    結(jié)論
     
          1)本文充分考慮多種能源開(kāi)放互聯(lián)、多個(gè)能源局域網(wǎng)協(xié)調(diào)互濟(jì)、多類(lèi)能流聯(lián)合調(diào)度,提出了一種基于二層規(guī)劃的用戶側(cè)能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃方法,此建模方法具有可行性。
     
          2)規(guī)劃中考慮電/熱/冷能流聯(lián)合調(diào)度的供能模式,與傳統(tǒng)供能模式、常規(guī)冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相比,具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。
     
          3)多個(gè)能源局域網(wǎng)協(xié)調(diào)互濟(jì)可有效緩解負(fù)荷與燃機(jī)熱電比不匹配、電熱(冷)負(fù)荷峰谷時(shí)段不匹配等問(wèn)題,還可實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域負(fù)荷特性的互補(bǔ)。
     
          4)各能源局域網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)比無(wú)網(wǎng)絡(luò)連接更經(jīng)濟(jì),通過(guò)電/熱多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),比通過(guò)單一電網(wǎng)或熱網(wǎng)連接更具經(jīng)濟(jì)性。
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