计及变工况特性的园区综合能源系统规划研究

作     者：伊放 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：李月乔;唐赈

授予年度：2020年

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：综合能源系统 冷热电联产机组 变工况特性 优化配置 

摘      要：当今世界愈发严峻的能源危机给全球各国的经济社会发展带来了深刻的影响,综合能源系统作为解决能源问题的重要可行方案,逐渐受到人们的关注。综合能源系统可以将不同形式能量的生产、输送、转换和消费环节进行耦合,实现能源的梯级利用,提高综合能源利用率,将成为未来主流供能模式。为进一步提高综合能源系统运行效率,并保证综合供能充裕性,本文提出了一种计及变工况特性的综合能源系统中冷热电联产系统（Combined Cooling Heating and Power System,CCHP）设备与电能转换设备互补优化配置的方法。具体研究内容如下:首先,本文提出了以CCHP机组为核心,电能转换设备协同配置的综合能源系统结构,并基于综合能源系统能量耦合矩阵,建立了系统多能流模型。分析了CCHP机组设备的变工况运行特性,给出了综合能源系统主要能量生产和转换设备的变工况特性模型和定效率模型,确定了综合能源系统的效率矩阵。最后进行了负荷波动和峰谷电价场景下的系统供能策略分析,为后续综合能源系统运行和规划研究奠定了基础。其次,以年总成本最低为目标函数,建立了计及设备变工况特性和供能充裕性的综合能源系统运行-规划双层模型。给出了上下层模型间的传递关系。考虑到模型为混合整数非线性规划模型的特点,本文选取了微分进化算法作为求解工具,详细介绍了微分进化算法的基本求解原理,并展示了运行-规划双层模型的求解流程。最后,以天津某园区为研究对象,设置了三个仿真算例。算例一验证了本文所提CCHP机组与电能转换设备联合配置方案的优越性与先进性,以及在设备规划中考虑其运行变工况特性的收益;算例二对比分析了基于变工况特性模型下和定效率模型下的系统运行策略的区别,验证了计及变工况特性的规划方法对运行经济性的计算更加精确,系统的运行更加灵活高效。算例三验证了能源价格和负荷场景是影响综合能源系统设备规划的主要因素,并通过计算给出了各类设备进行安装的边界条件。