计及需求侧管理的综合能源系统优化配置研究

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随着风光等可再生能源的大量接入,传统电网并不能很好地应对可再生能源的波动性和随机性。同时传统经济模式逐渐加快转型,能源利用率低以及环保问题日益突出,而综合能源系统依靠其多能互补的特性,通过横向调节实现可再生能源的消纳和利用,成为未来发展能源互联网的基础。而对综合能源系统进行合理规划与设计是使用其提升能源利用率的必要前提,因此需要重点研究综合能源系统规划问题以保证其在环境,经济和社会效益等方面具有良好性能。需求侧管理技术也在不断发展,以需求响应为代表的需求侧管理技术,通过协调综合能源系统的能量供应和用户侧的用能情况,实现供需双方的平衡,给综合能源系统带来了新的投资规划思路和运营理念。而需求侧管理技术的不断发展,也说明其作为能源系统发展的重要一环,在全世界范围内已经收到了广泛的重视。同时对于综合能源系统规划与运行问题的处理上,往往较少在计及可再生能源以及负荷预测不确定性的基础上,从多个角度综合考虑需求侧管理对综合能源系统的配置规划与运行的影响。基于以上背景,本文针对综合能源系统的负荷需求和运行特点,对综合能源系统设备单元建模、热舒适度、综合能源系统优化配置等方面开展深入的研究,本文主要开展的工作如下:(1)搭建了综合能源系统的整体架构,在此基础上对系统中的电源类设备和辅助供能类设备进行了详细研究。然后对燃气轮机、余热回收锅炉和建立了运行数学模型;分析了辅助供能设备的静态输出特性,最后对燃气锅炉、电制冷机。储能装置等设备建立了相应的数学模型。(2)建立了考虑需求响应和用户满意度的综合能源系统双层优化配置模型。该模型以系统经济成本、年碳排放量和用户不满意度为评价指标,把系统中各个设备的运行情况、工作状态以及供能平衡作为约束条件,对综合能源系统规划结果和运行情况进行了分析和比较。通过调节参与需求响应价格令系统减少参与需求响应改变用户负荷,提高用户用能满意度,从而实现系统经济性与社会效益之间的平衡。(3)随着需求侧管理的不断发展,将原来热能供应的实时平衡转换为在一定热时间尺度下的总量平衡,将热负荷需求转变为在一个时段内可以波动的区间,进而利用热舒适度指标对用户的舒适度进行表征。因此在考虑用户满意度的综合能源系统双层优化配置模型的基础上,结合热能供应的特点,将热能实时平衡约束转换为热舒适度指标约束,提出计及用户满意度和热舒适度的综合能源系统双层优化配置模型。进一步探究需求侧管理对系统经济、环境和社会效益的影响;采用区间鲁棒优化方法分析了可再生能源与负荷不确定性对系统规划的影响;最后对低碳网格约束对系统配置结果的影响进行了敏感性分析。
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