含二氧化碳储能的冷热电联产系统运行优化研究

作     者：赵俊朋 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨珺

授予年度：2020年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：冷热电联产 二氧化碳储能 系统结构 优化运行 

摘      要：当可再生能源接入到冷热电联产系统之后,如何解决因可再生能源波动性带来的问题是冷热电联产系统优化问题的关键。合理的调控储能部分的出力,可以提高系统的运行稳定性和经济性。如何选择合适的储能方式是含储能的冷热电联产系统研究领域的热点。而在储能方式的选择中,压缩空气储能因为其安全性、高效性、清洁环保、寿命长、成本低等几大优点被广泛应用于冷热电联产系统中,但是随着容量的增大,对于储气室的要求不断提高。为了改善这一问题,将压缩的介质变为二氧化碳,便于能量的存储。因此,提出了含二氧化碳储能的冷热电联产系统,并运用粒子群算法优化了主要供能设备的出力。本文首先分析了冷热电联产系统的发展现状,阐述了现在冷热电联产系统关键技术和融入可再生能源以及储能的冷热电联产系统研究现状;其次,分析了不同冷热电联产系统的结构及原理,详细阐述了压缩空气储能在冷热电联产系统中的应用,给出了冷热电联产系统中常用供能设备的数学模型;然后,提出了含二氧化碳储能的冷热电联产系统模型,深入研究了二氧化碳储能系统的热力学性能,描述了二氧化碳储能子系统的工作原理,并对其中的关键参数进行了仿真分析,选取了应用于冷热电联产系统中二氧化碳储能子系统的参数;最后,构建了包含一次能源消耗量、运行费用和二氧化碳排放量三种评判指标的目标函数,给出了系统选择主要供能设备的方法及流程图。通过仿真结果分析了在冬季和夏季典型日时系统中设备的出力以及在运行过程中的二氧化碳储能系统的能量状态,并与不含储电的冷热电联产系统、含蓄电池的冷热电联产系统和含压缩空气储能的冷热电联产系统进行对比分析,结果体现了二氧化碳储能在冷热电联产系统应用中的可行性与经济性。通过对含二氧化碳储能的冷热电联产系统的研究,剖析了冷热电联产系统与二氧化碳储能之间的联系,为二氧化碳储能接入冷热电联产系统的系统设计和运行提供了参考,并对含储能的冷热电联产系统未来发展趋势作了展望。