【摘 要】
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我国生物质能源种类多样且分布广泛,但受到温度变化、原料收集难度、运输成本等因素的影响,生物质能源的综合利用率和产业化程度较低。生产沼气是生物质能利用的主要途径之一,但沼气产气率对温度变化非常敏感,低温环境会抑制沼气池的厌氧发酵速率,因此沼气池越冬问题是制约沼气产业发展的重要瓶颈。在此背景下,本文利用太阳能与沼气的能源互补特性建立了光-沼综合能源微网,并对光-沼微网、能源公司以及终端异构用户之间的多
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我国生物质能源种类多样且分布广泛,但受到温度变化、原料收集难度、运输成本等因素的影响,生物质能源的综合利用率和产业化程度较低。生产沼气是生物质能利用的主要途径之一,但沼气产气率对温度变化非常敏感,低温环境会抑制沼气池的厌氧发酵速率,因此沼气池越冬问题是制约沼气产业发展的重要瓶颈。在此背景下,本文利用太阳能与沼气的能源互补特性建立了光-沼综合能源微网,并对光-沼微网、能源公司以及终端异构用户之间的多能源市场交易进行了研究,具体工作内容如下:（1）建立了太阳能-沼气混合可再生能源对电-热-气多能供应的能源枢纽模型,提高了沼气的产量。首先基于沼气池的温增效应建立了沼气池热动力学模型,并通过太阳能与沼气之间的能源互补转换关系形成了光-沼对电-热-气的多能耦合矩阵。然后在此基础上建立了多能调度模型,并采用场景法来描述太阳能出力的不确定性,提出了光-沼微网的随机优化调度策略,通过选择合理的供能策略安排系统设备的运行调度,以实现微网最大收益及多种能源的高效利用。以楚牛香养牛场的实际光-沼微网为对象进行研究,结果表明光-沼微网的利润以及可再生能源的消纳水平明显提高。（2）构建了光-沼微网与终端用户的多能源分层交易框架,实现了光-沼微网自身收益与终端异构用户多能需求的协同优化。终端用户通过光-沼微网或者能源公司购买能源,光-沼微网通过终端用户与能源公司出售能源。引入综合能源需求响应的自弹性系数以及交叉弹性系数,建立了光-沼微网与终端用户的多能协同调度模型,并对模型迭代求解得到了光-沼微网的最优定价策略。算例结果表明光-沼微网在保证自身收益的基础上提高了终端用户对可再生能源的消费需求。（3）提出了基于Stackelberg博弈的光-沼微网与终端用户群体的双边交易模型,分析了光-沼微网与终端用户在能源交互中的经济行为,在保证终端用户满意度最优的基础上提高了光-沼微网的利润。将光-沼微网与各个终端用户看作不同利益主体,同时优化光-沼微网定价策略,终端用户满意度以及微网内部设备调度运行策略,并证明了博弈均衡点的唯一存在性。然后通过Karush-Kuhn-Tucker条件,互补约束线性化以及强对偶理论将此交易模型转化为混合整数二次规划模型进行求解。算例结果表明光-沼微网的利润与终端用户的满意度都得到了提升,实现了双赢。综上所述,本文通过对光-沼综合能源微网多能源交易机制与协同调度策略的研究,在满足终端用户多种能源需求的基础上,提高了光-沼微网的收益、沼气的产量以及可再生能源的分布式消纳水平。
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