论文部分内容阅读
近年来,由于具有节能减排、能源利用率高等优势,分布式能源系统(Distributed Energy System,DES)受到了国内外的广泛关注。与此同时,也面临着系统结构复杂、运行策略不合理、优化模型求解困难等方面的技术限制。因此,本文从为分布式能源系统制定最佳的运行策略和建立合理的优化模型这两个方面展开研究,主要内容如下:(1)针对DES系统结构模型,建立了分供式能源系统(Separate Energy System,SE)、天然气冷热电联供系统(Natural Gas Combined Cooling Heating and Power System,CCHP)以及混合能源分布式系统(Hybrid Energy Distributed System,HDES)结构模型,并且建立了主要供能设备的出力模型。(2)针对典型负荷需求日的选择问题,使用精确的k-medoids聚类方法。解决了在优化过程中,由于大量负荷需求数据输入,造成的数据冗余和计算量巨大的问题。此外,基于典型负荷需求日对分布式能源系统进行负荷需求特性分析。(3)研究了在热负荷跟随(Following Thermal Load,FTL)和电负荷跟随(Following Electricity Load,FEL)这两种常规运行策略下,DES基本供能情况。在此基础上,对CCHP和HDES的主要供能设备工作情况进行分析。针对FTL和FEL运行策略中电量供应和热量供应高度不匹配这一问题,本文提出了负荷需求特性跟随(Following Characteristic Load,FCL)运行策略,即根据不同的负荷需求特性,让供能设备匹配不同的用户负荷需求。(4)以最小化年度总成本和年度二氧化碳排放为目标,在FEL、FTL和FCL运行策略下,建立了多目标优化模型,对CCHP和HDES进行优化。首先使用了增广ε-constrain法,对模型进行求解。然后建立了参考成本增长率和参考二氧化碳减排率评估标准,结合基于权重分配的TOPSIS多目标决策方法和基于层次分析法(AHP)和灰色关联分析法(GRA)的多标准评估模型,对在FEL、FTL和FCL运行策略下,CCHP和HDES最佳实施方案进行决策和评估。最后以南京地区某宿舍楼为参考建筑,在模拟了其负荷需求的基本情况后,分别实施了CCHP和HDES。结果表明,CCHP优势在于年度总成本较低,而HDES优势在于年度二氧化碳排放量较低。在FCL运行策略下,CCHP和HDES都能在保证合理的年度总成本情况下,获得最大的环境效益。