多随机因素联合作用下园区型综合能源系统的经济调度

摘要

随着能源危机和环境污染问题不断突出，人们对多类能源需求的上升，提高能源利用效率、降低污染物排放、提高用能的便利性已经成为我国能源转型的主要价值诉求。综合能源系统是能源互联网概念下的一个分支，指通过一定的物理组成和通信架构实现多种能源同时生产、统一调度，具有运行模式多样，调度方式灵活的优点。综合能源系统的主流发展方向是往园区级系统发展，园区级综合能源系统方便管理和运营，同时，能极大地促进新能源发电的就地消纳，有效减少弃风弃光，具有很好的应用效果和发展前景。
　　可再生能源在提高系统经济性和环保性的同时，风电、光伏、负荷的波动性和随机性也为系统带来了新的调度问题。不确定性会增加综合能源系统的运行成本，进而影响其经济性，严重时甚至威胁系统的安全运行。为降低不确定性对系统的影响，降低系统的运行风险，需要研究不确定因素为系统经济调度带来的影响并对其风险水平做出限制，本文在建立CHP机组可行域模型的基础上提出了基于超分位数方法的园区型综合能源系统经济调度模型，并以算例的形式对其进行了验证。本文主要获得了如下成果:
　　首先，分析了能源发展趋势，强调了园区型综合能源系统的特征;分析了源端设备的出力规律和成本计算方法;基于元件的特性和网络的基本规律，建立了电、热、气子系统的网络模型。
　　其次，提出了两种基于可行域的CHP机组模型并进行了数学描述。可行域模型下，提出了基于热、电功率数值的燃料成本直接计算方法并对其进行了解耦处理。在一个实际的园区型综合能源系统中进行了模型仿真，仿真有效验证了模型的有效性和热电解耦成本计算方法的快速性和精确性。
　　然后，考虑多种随机因素，提出了基于拉丁超立方抽样的随机模拟方法;为量化多随机因素的影响，提出了基于超分位数法的日前经济调度模型并以改进的系统为例进行了仿真。仿真结果表明，源端燃料电池和储能系统的加入，总体调度成本要明显降低，调度方式也更加灵活;调度的经济性随着置信水平的提高而降低;同时，风险门槛越高，调度经济性越好;置信水平还会影响所计算的分位数和超分位数值，置信水平越高分位数和超分位数值越高，而同一置信水平下由于风险尾部效应的存在使得超分位数比分位数略高。
　　最后，总结了论文的研究内容和结论，针对论文的不足提出了改进的方向。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状综述

1．2．1 园区型综合能源系统的内涵及特征

1．2．2 热电联产机组运行模式及模型研究现状

1．2．3 园区型综合能源系统优化调度方法研究现状

1．3 本文的主要工作

第2章 园区型综合能源系统设备和网络建模

2．1 概述

2．2 源端元件模型

2．2．1 风机模型

2．2．2 光伏电池模型

2．2．3 热电联产机组模型

2．2．4 燃气锅炉模型

2．2 网络模型

2．3．1 电力子网模型

2．3．2 热力子网模型

2．3．3 天然气子网模型

2．4 本章小结

第3章 计及CHP可行域的综合能源系统经济调度

3．1 概述

3．2 热电联产机组可行域模型

3．2．1 第一类可行域

3．2．2 第二类可行域

3．3 热电联产机组燃料成本模型

3．4 经济调度模型

3．4．1 目标函数

3．4．2 约束条件

3．5 算例分析

3．5．1 基本数据

3．5．2 仿真结果分析

3．6 本章小结

第4章 考虑多随机因素的综合能源系统经济调度

4．1 概述

4．2．1 风机出力不确定性

4．2．2 光伏出力不确定性

4．2．3 负荷不确定性

4．2．4 风机-光伏-电负荷联合概率密度

4．2．5 基于拉丁超立方抽样的随机模拟过程

4．3 改进超分位数方法刻画的失负荷损失

4．3．1 改进超分位数法

4．3．2 基于改进超分位数法的失负荷损失模型

4．4 园区型综合能源系统经济调度模型

4．4．1 目标函数

4．4．2 约束条件

4．5 模型求解方法

4．5．1 基本粒子群算法

4．5．2 量子行为粒子群算法

4．5．3 基于量子行为粒子群算法的模型求解

4．6 算例分析

4．6．1 基本数据

4．6．2 仿真结果分析

4．7 本章小结

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢