电力需求侧响应的综合能源系统调度方法及其供能综合评价指标研究

摘要

能源紧缺以及环境问题亟需对能源供给侧变革，构建具有经济性，环保性以及高能效的能源系统是能源建设的重点方向，随着全球范围内能源互联网以及国内智能电网的发展建设，未来的能源系统构架将是以电能为中心，各种绿色新型能源为主导各能源系统共同建设协同发展，基于此，开展综合能源系统方面的研究对实现多能互补以及建设具有源、网、荷、储互动的能源系统有着重要的意义。 基于对目前综合能源系统以及电力需求侧响应的深入研究分析的基础上，针对传统需求侧响应在热力系统描述方面不能满足综合能源系统应用的问题，提出了用户侧参与下的电、气、热综合能源系统联合优化调度模型。以能源集线器模型和能源多输入与多输出之间的耦合矩阵来描述综合能源系统内部电、气、热之间的联系。用户侧采用可转移电力负荷分类参与需求侧功率调整;考虑电力市场峰谷电价、天然气市场气价等，并利用储能系统所具有对能量时移的特性，设定调度周期内以系统运行成本及负荷调用成本之和最小为目标函数，增设了考虑系统热负荷需求及电锅炉提供电力需求转换的热力平衡方程等式约束。仿真结果表明，相较于用户侧不参与调度的优化模型，用户侧的参与可改变原电力负荷曲线实现削峰填谷，同时降低综合能源系统总成本，保证综合能源系统正常运行及实现系统内源、储、荷协调互动。 为了进一步验证综合能源系统运行的经济性、环保性以及高能效，构建了综合能源系统的经济、环保以及能效评价指标，并设置了不同的供能系统场景，验证了多能互联协调调度的综合能源系统的经济性，环保性及高能效。目前综合能源系统可通过大电网并网与电力市场进行电能交易，也可不进行电能交易孤网运行，而在交易过程中其电能交易价格模式有平均电价，峰谷电价以及实时电价等，对此分别进行了优化调度，仿真结果分析表明并网型综合能源系统运行更经济，且以实时价格的交易方式使系统更加响应价格变化其运行成本更低，可为不同运行方式以及交易价格模式下的综合能源系统提供一定的参考。 综合能源系统源、储、荷协调互动有利于提高系统运行的经济性，通过综合能源系统多能互联协调调度的方式更具经济，环保及高能效，且以实时价格交易的并网型综合能源系统能更好响应交易价格变化使其运行更经济。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景与意义

1．1．1研究背景

1．1．2研究意义

1．2国内外综合能源系统发展现状

1．2．1国外发展现状

1．2．2国内发展现状

1．3国内外需求响应的发展现状

1．3．1国外需求响应的发展现状

1．3．2国内需求响应的发展现状

1．4综合能源系统的研究现状

1．5本文主要工作

第二章综合能源系统源荷结构及其框架

2．1引言

2．2综合能源系统中需求侧响应的调度框架

2．3综合能源系统概述及其建模

2．3．1综合能源系统概述

2．3．2综合能源系统典型结构

2．3．3综合能源系统中能源集线器的数学模型

2．4电力需求侧响应分析

2．4．1需求侧响应参与者

2．4．2需求侧响应措施

2．4．3需求侧响应建模

2．5本章小结

第三章电力用户参与综合能源系统经济优化调度

3．1引言

3．2综合能源系统构成及运行特点

3．2．1含电气热的综合能源系统及其耦合关系

3．2．2综合能源系统中的电力需求侧响应

3．2．3含多种分布式能源及能源存储与转换设备的综合能源系统

3．3综合能源系统中各单元的数学模型及其运行策略

3．3．1风力发电系统

3．3．2光伏发电系统

3．3．3微燃机热电联产系统

3．3．4燃料电池

3．3．5制热电锅炉

3．3．6电储能

3．3．7储热罐

3．4电力用户参与的综合能源系统成本模型

3．4．1燃料成本

3．4．2电能交易成本

3．4．3负荷调用成本

3．4．4运行维护成本

3．4．5启停成本

3．5电力用户参与的综合能源系统联合优化调度模型

3．5．1目标函数

3．5．2约束条件

3．6算例分析

3．6．1算例及参数

3．6．2算例分析

3．7本章小结

第四章综合能源系统环保经济调度及能源效率研究

4．1引言

4．2综合能源系统运行评价指标

4．2．1经济指标

4．2．2环境指标

4．2．3能源利用效率指标

4．3综合能源系统环保经济调度模型

4．4不同供能系统模型优化调度分析

4．4．1算例仿真及结果分析

4．5不同运行模式优化调度分析

4．5．1算例仿真及结果分析

4．6不同电能交易价格类型优化调度分析

4．6．1算例仿真及结果分析

4．7本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录