含热电联供的智能楼宇群协同能量管理

摘要

楼宇能量管理系统作为需求响应与智能楼宇技术结合的产物，是用户侧智能电网的重要组成部分。其采用先进的现代通信技术，积极地与用户侧进行互动，实时了解用户的用能信息，对多能源系统进行协同管理，从而有效地提升楼宇的整体能效水平。随着分布式能源及能源互联网的应用范围逐步扩大，智能楼宇群系统势必会成为未来综合能源系统中的主要形式之一。楼宇级热电联供系统是基于能量的梯级利用概念为基础的多维供能系统，具有调控灵活、占地面积小、出力稳定等特点，因其在高效供能、环保和经济运行等方面拥有较大优势，在未来能源系统中具有广阔的发展前景和极高的应用价值。然而，现有的研究大多仅针对联供系统的电能进行优化，而忽略了在综合能源市场中，冷、热、气等多种能源同样可以归入广义的需求侧资源范畴并参与到能源交易之中，从而实现综合能源网络的协同优化。
　　本文提出了一种计及热电耦合需求响应的智能楼宇群的多主体协同能量管理策略。传统热电联供系统采取单一的“以电定热”或“以热定电”运行策略，在实际运用中将无可避免地造成能源的浪费。针对这一现状，本文采取“热电混合运行”策略对联供系统进行调控，在该运行策略下，运营商可以结合不同时段的价格信息、负荷水平等因素灵活采取使自身收益最大化的运行策略。在热电协同能量管理层而，以楼宇群运营商的收益以及用户的效益最大化为目标，提出了智能楼宇群内部的优化定价策略，运营商在系统中负责向用户供电与供热，并自主制定售电与售热价格引导用户进行需求响应;其次，用户具有可平移电负荷以及可削减热负荷，可根据当前的价格信息自主决定能源消费策略。针对该智能楼宇群系统中运营商与用户之间的交易关系，本文基于非合作博弈的“一主多从”Stackelberg模型提出了智能楼宇群日前能量管理优化模型，并证明了该博弈均衡解的存在性和唯一性，并针对其求解提出了相应的算法并证明了其收敛性。最后，通过求解由楼宇运营商与6栋智能楼宇用户组成的系统的算例验证了该算法的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 热电联供系统优化运行国内外研究现状

1．2．2 智能电网定价机制国内外研究现状

1．3 本文的主要研究工作

第2章 含热电联供的智能楼宇群系统模型

2．1 热电联供楼宇群系统结构

2．2 热电联供系统模型

2．2．1 微型燃气轮机模型

2．2．2 备用锅炉模型

2．2．3 热电联供系统运行策略

2．3 用户基本负荷模型

2．3．1 用户电负荷基本模型

2．3．2 用户热负荷基本模型

2．3．3 用户温度满意度模型

2．4 本章小结

第3章 基于Stackelberg博弈的智能楼宇群协同能量管理

3．1 智能楼宇群内部价格模型

3．1．1 电网分时电价模型

3．1．2 运营商内部电价模型

3．1．3 运营商内部热价模型

3．2 智能楼宇群内各主体效益模型

3．2．1 运营商的效益模型

3．2．2 用户的效益模型

3．3 Stackelberg博弈

3．3．1 Stackelberg均衡的存在性与唯一性证明

3．3．2 Stackelberg均衡的求解算法

3．3．3 算法收敛性证明

3．4 本章小结

第4章 智能楼宇群协同能量管理算例分析

4．1 算例概况

4．2 计算结果分析

4．3 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参与的科研工作

致谢