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浙江大学丁一、周晓鸣等:计及电-热综合需求侧响应的热电联产机组优化配置研究

该文受国家重点研发计划(2016YFB0901103)资助。

原文发表在《全球能源互联网》2019年第3期,欢迎品读。(点击查看)


作者:周晓鸣1,丁一1,邵常政1,徐晓帅2

单位:1. 浙江大学电气工程学院;2. 国网宁波供电公司



文章导读


在能源互联网中,综合需求响应利用电、热等不同形式能源间的耦合互补关系,在需求侧进行能源转换设备的协同优化,激发综合能源网络的灵活性,有利于提升能源利用效率,降低供能和用能成本。本文提出一种计及电-热综合需求侧响应的热电联产(combined heat and power,CHP)机组优化配置方案,以电压幅值、综合网损及经济成本作为综合优化目标,并通过仿真验证其合理性与有效性。


文章亮点


1

给出了热-电综合能源系统的电热需求侧响应模型,并分析了传统电力需求侧响应、热力需求侧响应及电热需求侧响应之间的关系。

2

提出了一种基于网损、电压幅值以及经济成本的热电联产机组的多目标优化配置模型。

3

运用次序配置策略,电-热直接潮流法以及改进遗传算法进行仿真,证明其具有可行性和有效性,为综合能源优化规划提供一种新方案。


文章摘要


1、综合能源系统发展现状与趋势

近年来,随着气候的变化和人们环境意识的增强,传统能源系统逐步往低碳系统与可持续能源系统方向转变。其中,作为一种提高能源效益的有效措施,综合能源系统近年来发展迅速。基于热电联产机组的热-电综合能源系统是其中最重要的形式之一。世界各国都在对热电联产机组进行研究。在丹麦,热电联产机组为40%的地区供暖。在中国北方,热电联产机组已在300多个城市安装,并为中国40%的人口供暖。

综合能源系统 ⬆

2、电-热综合需求侧响应重点

热网系统包括温度模型与流量模型,其中,温度模型反映了热网管道中流经热介质的温度变化情况,热网系统流量模型则反映了热网管道流通与交汇的情况。用户室内和室外的温差与用户热负荷需求之间存在直接的关系,温差越大,用户热负荷越高。目前随着中国《可再生能源电力消纳保障机制的通知》的推行,计及电-热综合需求侧响应的CHP机组合理配置也为用户在用能结构改进上提供了一种更加合理的选择。

3、多目标优化配置模型

CHP次序配置策略流程图 ⬇

步骤1:在CHP配置之前,对母线进行损耗灵敏度分析。

步骤2:对比各母线灵敏度,选择灵敏度最高的母线作为CHP的配置位置。

步骤3:运用所建CHP多目标优化配置模型,设置改进遗传算法的个体为8位编码,并进行二进制解码使之对应CHP机组容量的上下限,利用改进遗传算法确定CHP配置容量。

步骤4:计算配置后总目标函数的值与配置前的做对比。如果,说明此次配置后网络存在明显优化,且配置成本也控制在合理范围内,此次配置合理可行,于是重复步骤1—3,执行下一个CHP配置;反之,说明此次配置不合理,放弃本次配置,结束程序。

4、结论及展望

1)本文计及热电需求侧响应,综合考虑网损、电压幅值以及经济成本,建立了一种CHP多目标优化配置模型。


2)所提出的CHP次序多目标优化配置具有可行性和有效性,是综合能源优化规划的一种新方案。


3)目前随着中国《可再生能源电力消纳保障机制的通知》的推行,计及电-热综合需求侧响应的CHP机组合理配置也为用户在用能结构改进上提供了一种更加合理的选择。


本文引文信息

周晓鸣,丁一,邵常政,等. 计及电-热综合需求侧响应的热电联产机组优化配置研究[J]. 全球能源互联网,2019,2(3):248-254.


Zhou Xiaoming, Ding Yi, Shao Changzheng, et al. Multi-objective sequential CHP placement based on flexible demand in heat and electricity integrated energy system[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2019, 2(3): 248-254(in Chinese).

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作者简介

丁   一


男,浙江大学电气工程学院教授、博士生导师,国家第十批千人计划(青年项目)


主要研究方向为智能电网可靠性分析及风险评估、电力市场。

E-mail: yiding@zju.edu.cn。


周晓鸣


男,浙江大学电气工程学院博士研究生


主要研究方向为主动配电网优化配置与控制、电力市场和电力系统可靠性评估。E-mail: xiaomingzhoucn@163.com。



研究团队

浙江大学成立于1897年,前身"求是书院",是中国人最早自己创办的新式高等学府之一。是首批进入国家"211工程"和"985工程"建设的重点大学之一。在长期的办学过程中,浙江大学以严谨的求是学风培养了大批优秀人才,以执著的创新精神创造出了丰硕成果。

智能电网运行与优化实验室(SGOOL)于清华大学电机系(2009年)与浙江大学电气工程学院(2013年)分别成立。实验室自成立以来,致力于促进中国智能电网与可再生能源的发展,专注于电力系统优化运行与控制、智能电网、可再生能源、电力市场、能源互联网等研究领域,现已成为一支在国际上具有一定影响力的研究团队。丁老师团队目前已发表论文170余篇,其中SCI论文80余篇,已授权发明专利11项。

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编辑李锡

审核:白恺


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