微能源系统中多能传输、存储与转换过程的影响机制

摘要

将用户侧电、热、气等多种形式能源集成构建微能源系统,能够综合考虑多能流的转换、存储与传输过程中的互补特性,有利于提升系统的整体能源利用效率。然而,系统中不同形式能量的物理属性和传输特性差异较大,现有模型在研究多能流的传输和转换过程时,难以完整考虑热量传输约束及其对能量转换的影响。针对微能源系统中的综合能量管理问题,构建了热力系统中换热器的非线性传热模型,并考虑了热量传输对能量转换效率的影响。同时,结合光伏电池、储能电池、热泵、燃气锅炉、太阳能集热器及相变储热装置建立了微能源系统中能量传输与转换的整体模型,并以系统投资与运行总成本最小为目标构建了优化模型,提出了一种以混合整数线性优化为基础的分层迭代优化策略,通过对系统进行优化设计,研究了热量传输、转换与存储过程间的相互影响。对比发现:未考虑热量传输对热泵和太阳能集热器效率的影响时,太阳能集热器总出力为考虑热量输传输影响的80.2%,储热装置最佳容量仅为考虑热量输传输影响的48.9%。