具有两种制冷方式的CCHP系统优化运行策略及其判别条件

基于冷热电负荷组合和满足制冷负荷的方式,将包含吸收式制冷和电动制冷的冷热电联产系统的运行空间分成4种状态,每种状态下有3种运行策略。基于冷热电联产系统的运行优化模型,采用库恩—塔克(KT)条件获得了4种状态下各个运行策略为最优策略的条件。基于最优运行策略的条件分析,一种新的同时满足冷热电负荷的运行策略被证明具有最优性质。分析表明,最优策略与负荷的特征、购电价格、天然气价格、冷热电联产系统的效率等因素有关,提出的最优策略判别式可基于这些因素得出最优的运行策略。基于冷热电负荷组合和实际系统的计算结果验证了所述最优运行策略条件的正确性。     

并网式热电联供系统的时域建模与动态仿真

基于质量平衡和能量平衡的原理,分析并网式燃气内燃机热电联供系统(combined heat and power system,CHPs)各个部分,即燃气内燃机、余热换热器、蓄水箱、余热锅炉和燃气锅炉的工作原理及动态特性,并针对各个模块外部输入和输出参数,分别建立能在可调范围内实现变工况运行的非线性时域模型。将各个模块的模型依次进行处理和连接,并在Matlab/Simulink的平台上进行动态仿真分析。结果表明,在可接受误差范围内,该模型对于CHPs热电交互影响的动态模拟分析具有准确性。     

基于生物质热电混合供能的城镇综合能源双层优化

生物质发电相当于小型火电,单独发电时效率低,且现有研究对含生物质热电联产机组系统的优化调度关注较少。针对上述问题,提出了适用于城镇综合能源系统的多种新能源高效消纳的综合能源运行双层优化方法。通过补燃设备调整热天然气和生物质电联产机组的运行状态,建立可补燃生物质热电联产运行模型;研究了多个可补燃热电联产机组的联合控制,分别以综合供能费用和能源利用效率作为上下层优化目标,同时对热电联产机组间的能源分配调度和各热电联产机组内部运行状态进行优化,构建包含光伏生物质和天然气在内的区域能量枢纽双层优化模型。算例验证了可补燃的生物质热电混合供能对提高系统能效、降低供能费用的设计目标。     

热电联产参与电网调峰补偿定价与利益分配方法

合理的调峰补偿可以有效激励热电联产机组参与电网调峰、促进风电消纳。该文对热电联产机组的调峰补偿问题进行研究,通过优化有偿调峰补偿价格和热力系统内调峰收益分配策略,激励热电联产机组充分利用热力系统的储热装置和辅助热源提升电力系统调峰灵活性。首先,考虑热力系统的详细运行模型与热电联产机组时序调峰能力的供热耦合特性,建立热电联产调峰补偿优化定价模型,并提出有效求解算法;然后,分析热力系统中各热源和储热装置对热电联产调峰能力的贡献,基于Shapley值方法,提出热力系统内部调峰收益分配策略。最后,通过仿真验证方法的有效性,并分析优化调峰补偿价格和调峰收益分配策略随供热、风电场景的变化规律。     

考虑风电消纳的风电-电储能-蓄热式电锅炉联合系统能量优化

为解耦传统的"以热定电"约束,提高风电消纳能力,针对一种风电-电储能-蓄热式电锅炉的联合系统,充分地考虑了电储能装置对功率和能量的时间迁移能力以及电、热系统互补的物理特性。分别研究火电机组、热电联产机组、电储能系统和蓄热式电锅炉的数学模型,引入弃风成本参数,建立以实现最低运行成本为目标的综合调度方法。结合能量平衡约束、常规机组运行约束、电储能约束以及蓄热式电锅炉运行约束,通过粒子群算法实现能量调度最优解的求取。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真实验模型,对系统在传统的热电联产、热电机组融合蓄热式电锅炉和风电-电储能-蓄热式电锅炉联合运行3种不同调度方式下对风电消纳效果进行对比,验证了能量优化方法的有效性。     

考虑电-气-热耦合和需求响应的虚拟电厂优化调度策略

热电联产机组以热定电的工作方式无法同时满足冬季供暖效率最大化和电力调峰需求,存在发电出力调节能力不足的问题。针对上述问题,提出了考虑电、气、热能源耦合特性以及需求响应的虚拟电厂优化调度策略。首先,为提升热电联产机组向下调峰能力,引入电制气设备和碳捕集技术,构建新型的热电联产耦合模型。其次,为提升系统运行的灵活性,考虑峰谷分时电价、热价,建立综合需求响应机制。然后,为减少系统发电成本,引入电、热储能装置,以系统总成本和电、热储能运行成本最小化为目标建立虚拟电厂双层优化模型,并根据下层优化模型的KKT(Karush-Kuhn-Tucher,KKT)条件将双层模型转为单层并线性化处理进行求解。结果表明,所提方法的碳排放、运行成本以及新能源消纳率达到最优,提升了热电机组向下调峰能力,满足了系统低碳性、经济性的需求。     

基于综合经济指标的双抽热电联产机组负荷优化分配

在确定双抽热电联产机组安全发电可行区间的基础上,以机组发电煤耗量、环保性能和负荷调整速度为多重目标,构建多目标、多约束的优化数学模型。利用混沌运动的遍历性和随机性,建立了基于混沌变尺度梯度下降的混合遗传算法,对热电联产机组热/电负荷分配问题进行优化,并且通过目标函数中的约束条件引入罚因子来确定适应度函数。实例验算表明:该模型不仅有效解决了热电联产机组电负荷调整时间的问题,而且降低了机组的综合经济成本,提高了机组电负荷综合竞争能力,为热电联产机组调峰运行提供了一种科学的负荷调度理论依据。     

基于内点法的CCHP系统经济运行研究

针对以燃气内燃机与吸收式冷温水机组为核心的冷热电三联供系统,提出了一种并网不上网情况下的经济运行优化模型。该模型以满足冷/热、电负荷需求时系统运行费用最小为优化目标,在分析相关设备的热电特性并得到相应的特性函数的基础上建立各项约束条件,同时着重考虑了三联供系统与电空调之间的配合问题。利用路径跟踪内点法对该模型进行优化求解,得到冷热电三联供系统的优化运行方案。以贵州某实际建筑物为研究对象,在不允许三联供系统向电网供电的情况下,选取典型月份的冷/热、电负荷预测数据,应用提出的基于内点法的冷热电三联供系统经济运行优化方法制定出燃气内燃机发电计划及电空调运行计划,结果验证了本文提出的冷热电三联供系统经济运行优化方法的可行性。     

计及燃料电池热-电综合利用的能源网日前调度优化策略

为解决风电消纳的问题,从优化热电耦合、提升能源网调节能力的角度出发,提出基于氢燃料电池(hydrogen fuel cell,HFC)储能系统的能源网综合调度优化策略。首先建立精确的HFC热、电产出模型,分析其在不同氢气输入量下的热电产出特性。在此基础上,以能源网运行成本最小化为目标对网内热电联产机组、纯凝机组、HFC、风电及制氢设备进行日调度经济性优化。仿真结果表明,考虑HFC热电联产特性可制定出更为精准、灵活、经济的调度运行策略,在"变废为宝"的同时,缓解了热电联产机组"以热定电"的机组特性限制,降低了系统"弃风",提高了能源网整体的运行经济性。该文为含风电场、热电联产机组、纯凝机组、HFC的能源网的经济运行策略制定提供了一个全新的视角。     

具有2种制冷方式的冷热电联产系统时序仿真算法

基于最优运行策略的分析,将具有2种制冷方式的冷热电联产系统的最优运行策略归结为5种运行策略,每种运行策略的设备出力可基于负荷平衡直接得到。提出了一种冷热电联产系统的时序仿真算法,该算法无需求解最优运行模型,实现了基于优化运行策略的仿真,具有明显的速度优势。基于实际系统的计算结果验证了所提算法的有效性。     

基于能耗特性分析的双抽燃煤机组供汽优化

以优化运行、降低能耗为研究目标,考虑到大型燃煤机组热电联产变工况供汽运行模式的复杂性,建立了供热机组能耗分析模型.以某1 GW双抽机组为例,对9种供汽方案进行了能耗特性分析.结果表明,电负荷较低时,最优的供汽方式为冷再供中压、冷再供低压运行方式;电负荷较高时,最优的供汽方式为冷再供中压、中排供低压运行方式.在典型工况(...     

考虑多重不确定性的综合能源系统日前优化调度

可再生能源出力和负荷的不确定性对综合能源系统优化调度提出了挑战。由可再生能源、大电网、热电联产机组、储电系统、储热系统和燃气锅炉等设备以及热、电负荷组合构成的综合能源系统经济调度模型,考虑到系统中可再生能源发电和负荷预测误差等多重不确定性特征,提出一种基于区间线性随机机会约束规划的优化调度策略。用概率分布函数描述系统中可再生能源发电预测的不确定性,用区间数描述负荷预测不确定性,由此构建了一个区间线性随机机会约束规划模型,利用Gurobi求解器对模型进行求解。通过一个热电综合系统将所提方法与单一的区间线性规划和随机机会约束规划模型进行了对比研究。结果表明,所提方法平均运行成本更低,对预测精度的依赖性更低,在保证系统安全运行的同时能提高综合能源系统运行的经济性。     

面向弃风消纳的电储能-热电分级协调优化方法

中国北方地区存在高比例的热电联产机组,受冬季采暖负荷制约,调节能力有限,引发冬季弃风问题,增加电储能和储热设备是提高热电联产机组调节能力的重要手段。研究在电力辅助服务市场环境下的热电联产机组与电储能、储热设备的协调优化运行方法,分别建立以电储能设备和热电联产机组调峰效益最大和蓄热效益最大为目标,考虑弃风最大化消纳、系统供热需求以及热电联产机组、电储能和储热设备运行约束的分级协调优化模型。系统仿真测试表明：所提方法能够协调优化电储能和储热装置的运行,充分利用储热设备的多日调节能力,提高系统在电力市场中的运行收益,有效减少弃风。研究结果对解决当前电力市场环境下北方地区的冬季弃风问题具有一定价值。     

消纳大规模风电的热电联产机组滚动调度策略

首先,对热电联产机组的特性进行了分析,建立了考虑背压式和抽凝式热电联产机组以及并网风电的滚动调度模型。然后,针对热电联产机组的特性,基于拉格朗日对偶松弛算法框架,提出了考虑风电以及其他各类机组的联合优化滚动调度算法。一方面,提出了主问题的迭代步长自适应修正方法以提高算法收敛速度,子问题则采用一种高效的逆推回代动态规划方法进行求解;另一方面,针对抽凝式热电联产机组的热电耦合约束难题,将其分解为供热出力优化及有功出力优化2个子问题,提出了2个子问题的交替迭代优化算法。某省级电网的实际算例结果证明了该方法的有效性。     

燃气-蒸汽联合循环机组效益计算与运行优化

燃气-蒸汽联合循环机组效益计算需要建立在热电成本合理分摊的基础上,本文提出一种新的热电成本分摊方法。该方法首先拟合机组在多种运行方式下的气耗量曲线,并考虑市场供电价格、供热价格、天然气价格以及固定成本和厂用电,在联合循环机组多种运行方式下建立热电成本分摊模型。该热电成本分摊模型可以计算机组实时经济效益,基于机组的气耗量曲线,计算得到机组的实时供电与供热利润平衡点及热电转换比曲线,据此给出机组实时最优发电出力和供热出力运行优化方案,同时分析了机组在固定供热量下的最大发电功率,可供运行人员在机组做深度调峰时参考。     

面向弃风消纳的电储能-热电分级协调优化方法

中国北方地区存在高比例的热电联产机组,受冬季采暖负荷制约,调节能力有限,引发冬季弃风问题,增加电储能和储热设备是提高热电联产机组调节能力的重要手段。研究在电力辅助服务市场环境下的热电联产机组与电储能、储热设备的协调优化运行方法,分别建立以电储能设备和热电联产机组调峰效益最大和蓄热效益最大为目标,考虑弃风最大化消纳、系统供热需求以及热电联产机组、电储能和储热设备运行约束的分级协调优化模型。系统仿真测试表明：所提方法能够协调优化电储能和储热装置的运行,充分利用储热设备的多日调节能力,提高系统在电力市场中的运行收益,有效减少弃风。研究结果对解决当前电力市场环境下北方地区的冬季弃风问题具有一定价值。     

考虑三相不平衡潮流的微网分相优化调度

由于微网中微源和负荷存在不对称性,若微源出力仍采用传统的三相对称模型,则并网时外网与微网间的联络线功率的对称性较差,孤网时由于没有微源能够承受微网的不平衡性导致微网无法稳定运行。提出考虑三相潮流与制热收益的热电联产型微网系统分相优化调度模型。以热电联产型Benchmark微网为例,提出并网和孤网运行方式下的调度策略。在考虑实时电价和保证敏感负荷供电可靠性的基础上,运用改进遗传算法优化各微源的每相有功、无功出力及微网向外网的购售电量。对比分析2种运行方式下一天内蓄电池的充放电次数、切负荷量、综合成本以及电压质量。算例验证了所提模型、策略和算法的有效性。     

冷热电三联产系统节能减排效果的理论分析

从理论上分析热(冷)电联产系统的节能减排效果,得出对于不同的运行方式,热(冷)电联产系统要取得节能减排效果的用户侧热电比(热负荷与电力负荷的比)的条件式。介绍在现有的热(冷)电联产技术的基础上,利用理论分析的条件式,计算得出不同热(冷)电联产技术的不同运行方式下的用户侧热电比的条件值。通过分析,发现热(冷)电联产能否带来节能减排效果从理论上讲与热(冷)电联产技术(余热回收效率,发电效率)、电网发电效率、常用热源设备效率、运行方式、单位电网电力的CO2排放量和单位燃料的CO2排放量有关。     

宽负荷工业供汽方案及其热经济性研究

深入研究热电联产机组在宽负荷运行条件下的供热抽汽能力及供热可靠性,并精确掌握电功率-热负荷-标准煤耗的关系特性,是电厂合理开发工业供汽市场并进行精细化管理的关键。本文以国内某亚临界330 MW热电联产机组为研究对象,分析机组在不同负荷区间下的供热抽汽能力及供热可靠性,利用基于EBSILON软件建立的评估模型,计算分析了不同运行工况下的电功率-热负荷-标准煤耗的关系特性。结果表明:基于中压联合汽阀参调的热再抽汽方案是提高热电联产机组宽负荷工业供汽可靠性的有效手段,可极大提升机组供热能力及供热可靠性;不同供汽流量条件下机组标准煤消耗量随发电功率呈线性增加且增加速率基本一致,而不同发电功率条件下机组标准煤消耗量随热再供汽量呈线性增加且增加速率基本一致。为实现热电联产电厂工业供汽盈利能力最大化,建议采用基于标准煤单价、上网电价、调峰补贴政策及机组安全控制等边界条件下的厂级工业供汽优化调度模式。     

基于改进遗传算法的蓄电池容量配置及充放电策略研究

蓄电池作为储能装置,是确保微网稳定经济运行的重要组成部分,为了研究它对微网经济效益的影响,建立了基于微网经济性最优的蓄电池容量配置模型。针对某企业内热电联产型微网系统,构建了孤网和并网下以综合运行成本最低为目标函数的微网经济优化调度模型,在孤网下提出了一种定量分析方法配置蓄电池所需最小容量,通过模型求解确定实现微网总成本最低所需配置的蓄电池容量。在实时电价背景下,采用改进遗传算法优化各时刻蓄电池出力及向外网的购售电量,制定了蓄电池最优充放电策略,仿真结果验证了所提模型、策略的有效性和算法的适用性。