基于(火用)评估的多能流节能-经济调度

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近年来,以冷、热、电多能流型区域综合能源系统为代表的多能联供技术高速发展,对多种能源的优化调度成为研究热点。本论文利用(火用)效率作为评估指标,基于(火用)流建立冷、热、电多能流系统模型,求解系统最节能-经济的优化调度策略。具体研究内容如下:(1)建立了包含冷、热、电的园区级多能流系统模型。本系统的能源输入包括天然气供热发电和分布式可再生能源风力发电系统,负载为冷、热、电负载。在多能流系统中引入先进绝热压缩空气(AA-CAES,Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage System)作为储能装置消纳风电,供给热能。(2)本论文采用“(火用)分析”法评估系统的节能指标。系统(火用)效率最高即最节能,多能流系统对确定的冷热电负载供能,(火用)效率最高就相当于(火用)输入最少。以园区级多能流系统为例,采用夏季、冬季和过渡季节典型日冷、热、电负荷数据,以最小(火用)输入为目标进行多能流日前调度,求解出最节能-经济的调度方法,计算每小时的系统(火用)输入和供能费用。风能是可再生能源,不考虑风机建设与维护成本,系统优先使用风电是最经济的选择。而电能是高品位能源,(火用)效率很高,所以在优先使用风电满足系统负载时,系统的节能性和经济性是协同一致的。(3)采用模拟退火算法求解一天24小时最节能-经济的调度策略。传统的模拟退火法是有一定的局限性,仅能对非线性无约束问题进行求解。本论文需要求解的问题是非线性有约束问题,使用传统模拟退火法无法求解,需要进行一定的处理改进。在算法中加入罚函数,将求解非线性有约束问题转换为求解增广目标函数极小值问题。对粒子群算法进行改进,引入二阶震荡环节和概率接受次优解,提高算法搜索精度并避免算法陷入局部最优。将两种算法求解结果进行对比分析,最终决定使用改进模拟退火算法求解最优调度策略。(4)对不安装AA-CAES的多能流系统进行建模并进行节能-经济调度,与安装有AA-CAES的多能流系统的(火用)效率作对比。结果表明:以(火用)效率作为系统评估指标,在安装有AA-CAES时系统(火用)效率更高,介于38%到58%之间。无AA-CAES时(火用)效率介于27%到48%之间。
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