分布式能源系统多目标优化与敏感性分析

摘要

分布式能源系统是一种能源梯级利用技术，可提高能源的综合利用效率，削峰填谷，缓解电力紧张状况，降低能耗。近些年，由于其高效、灵活、清洁、可靠的优点日益受到能源行业的重视。但是三联供系统由于设计容量不宜选择且冷、热、电负荷难以同时匹配的局限性，限制了其大规模的推广使用。我国由于制造水平落后，并且在系统负荷设计、管理水平和运行控制等方面经验不足，相关政策法规亦不完善，致使分布式能源系统在我国的发展不太理想。
　　本文基于分布式能源系统负荷匹配难度大、经济性不好的问题，以天津地区办公型建筑和宾馆型建筑夏季负荷需求为研究对象，构建了一套由燃气内燃机、电热泵、水蓄能和溴化锂吸收式制冷机组成的分布式能源系统，建立其二维和三维数学模型，考虑电力反向卖回电网和碳税征收，并将碳税以折算系数α附加到电价上，建立了以日运行费用为目标的优化模型;然后与常规模式-燃煤电厂供能对比，建立了以运行费用节约率、碳减排率和一次能源节约率为目标的优化模型。
　　针对构建的优化模型，本文首先研究了碳税附加到电价的折算系数对分布式能源系统的影响，得出由于分布式能源系统的环境性较好，碳税完全附加到电价时更有利于分布式系统的推广;然后以日运行费用为目标，通过与常规模式-燃煤电厂对比，分别从用能侧和供能侧对比分析了分布式系统不同供能策略的经济性，得出分布式能源系统为两种建筑供能经济性要优于全部从电网购电，日运行费用最大可分别节约16875元（办公型建筑）和22106元（宾馆型建筑），蓄能系统可以减少分布式能源系统的日运行费用，并对碳税和天然气价格做敏感性分析，得出了有利于分布式能源系统推广的碳税和气价合理控制域;最后基于对该分布式能源系统进的多目标综合分析，得出了该系统综合性能最好的运行策略，结果显示，当分布式系统采用综合性能最优的策略为办公型（宾馆型）建筑供能时，相对于常规模式的运行费用节约率、碳减排率和一次能源节约率分别为14.7％(13.70％)、63.89％(66.84％)、28.57(28.75％)，并通过对三个指标的对比分析，得出了运行费用节约率、碳减排率和一次能节约率之间的关系。

目录

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摘要

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表清单

字母注释表

第一章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究意义

1．2 分布式能源系统概念

1．3 分布式能源系统国内外研究现状

1．3．1 分布式能源系统模拟优化研究

1．3．2 分布式能源系统综合评价与敏感性分析研究

1．4 本文研究内容

第二章 分布式能源系统构成与数学模型建立

2．1 分布式能源系统不同组合形式及特点

2．2 分布式能源系统数学模型

2．2．1 燃气内燃机模型

2．2．2 吸收式制冷与电热泵模型

2．2．3 蓄能模型

2．3 本章小结

第三章 分布式能源系统夏季供能运行策略对比与优化

3．1 分布式能源系统负荷需求及市场价格信息

3．1．1 分布式能源系统负荷需求信息

3．1．2 分布式能源系统市场价格信息

3．2 基于碳税和电力回购的分布式能源系统经济性优化分析

3．2．1 碳排放计算

3．2．2 考虑碳税和电力回购的系统优化模型(目标函数和约束条件)

3．3 分布式能源系统供能策略对比与优化

3．3．1 折算系数分析

3．3．2 不同供能方式对比

3．3．3 供能侧和用能侧对比分析

3．4 本章小结

第四章 分布式能源系统供敏感性分析与多目标优化

4．1 分布式能源系统敏感性分析

4．1．1 分布式能源系统气价敏感性分析

4．1．2 分布式能源系统碳税敏感性分析

4．1．3 分布式能源系统碳税气价综合敏感性分析

4．1．4 气价和碳税敏感性分析结论

4．2 分布式能源系统多目标优化分析

4．2．1 分布式能源系统多目标分析目标函数和约束条件

4．2．2 分布式能源系统多目标优化

4．2．3 分布式能源系统多目标优化分析结论

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文主要研究成果

5．2 本文研究创新点

5．3 论文的不足及展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢