含光热电站的偏远地区综合能源系统研究

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随着经济的发展和居民生活水平的提高,偏远地区对能源的需求量逐渐增加,但很多偏远地区的能源系统亟待完善。主要原因之一是常规能源电站的燃料补给不便,且价格偏高。此外,排放标准的不断提高也限制了小装机容量常规电站在偏远地区的应用。含储热的光热电站具备良好的调度特性,是一种适用于偏远地区综合能源系统的电力供应形式,然而相比于光伏,高昂的建设成本使得光热发电普及度有限。突破该瓶颈的关键在于降低CSP的综合应用成本,其中降低系统投资成本与提升太阳能总体能量效率是有效途径。因此,本文从上述两个角度入手,在满足偏远地区的能源需求的前提下,分别提出两种能源系统,并进一步提出对应的配置及调度方案。首先,针对能源需求单一的用电地区,考虑到光伏发电的低成本优势,构建了CSP与PV协同运行的新型能源系统,大幅降低了能源系统的投资成本;针对具有多重能源需求的偏远地区,设计了一种含新型源荷设备的综合能源系统,其中关键的发电单元为热电联供型CSP电站,有效提升了太阳能总体能量效率,并配置了基于建筑相变储能系统的弹性负荷单元。在此基础上,分别对两种系统进行了建模。其次,针对CSP-PV能源系统的规划问题,为了精细化地实现独立微网长期效益与短期效益的统一,对CSP-PV能源系统和火电机组进行协调调度,并进一步提出面向独立电网经济调度的CSP-PV系统容量配置方法。在满足偏远地区电能需求的前提下,该配置方法以独立电网等值年成本最低为目标,遍历得出CSP-PV能源系统的最优配置。算例仿真验证了CSP-PV能源系统的性能优越性及配置方法的有效性最后,针对含热电联供型CSP电站与建筑相变储能的综合能源系统的协调运行,提出了综合能源系统的协调调度策略,利用背压式机组的热电联供能力提升CSP电站的综合能量产出效率,结合相变材料的储热/冷能力优化机组的运行方式,在满足系统综合能源需求的前提下,进一步降低综合能源系统的运行成本。算例仿真验证了所提能源供给模式及调度策略的可行性。
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