含复合储能的冷热电联供系统多目标运行优化研究

冷热电联供（combined cooling, heating and power, CCHP）系统是分布式能源系统发展的主流趋势,针对CCHP系统的能量调度问题,提出了储电、储热相结合的复合储能技术;为实现CCHP系统的运行优化控制,建立了CCHP系统拓扑架构、系统模型、多目标函数及约束条件,采用线性加权和法将多目标函数转化为单目标函数,利用遗传算法进行优化求解,并与不含复合储能的CCHP系统进行对比分析。结果表明：将复合储能引入CCHP系统,能有效降低系统运行成本和一次能源消耗量,提高系统节能率和削峰填谷能力,为CCHP系统的优化运行策略提供了较好的参考方法。     

基于改进量子粒子群算法的微能源网优化运行

通过对冷热电联供（CCHP）结构分析,综合考虑微能源网的运行成本与一次能源转换成本,建立包含电气、烟气、空气和热水母线的光气储互补发电模型,分析了不同场景下微能源网的冷热电负荷的优化调度结果。通过对量子粒子群算法（QPSO）加以混沌搜索、邻域变异和变权重更新种群最优位置中心等操作,有效避免了粒子过早陷入局部最优,提高了种群质量。算例分析结果表明,该算法能有效求解CCHP模型,在保证微能源网可靠运行的同时,能有效地降低成本,提高可再生能源利用率,实现微能源网的经济调度。     

冷热电联供系统多时间尺度滚动优化运行方法研究

为解决源-荷供需能量不匹配的问题,提出了针对冷热电联供(CCHP)系统的多时间尺度滚动优化运行方法。该策略按照“日前-日内”2个阶段逐级制定机组出力计划,分别构建了以日前运行成本最低为目标的日前优化模型以及以滚动时域内购电成本和储能出力变化惩罚成本最低为目标的日内滚动优化模型,由此得到冷热电联供系统平滑出力计划。在日前优化中考虑多种储能模式对CCHP系统运行经济性的影响;日内滚动优化阶段确定了最佳滚动时长为4 h。结果表明：多元储能模式能够提高CCHP系统的运行经济性;多时间尺度滚动优化不仅可以提高和保证CCHP系统运行的经济性,而且能够有效降低源-荷的波动性对实际系统运行的影响。     

基于交互式多目标优化算法的风光互补发电系统优化

风光互补发电系统的优化配置是一个多目标优化问题,优化目标为系统安装成本,约束条件为供电可靠性。合理的匹配设计是充分发挥风光互补发电系统优越性的关键。在成本(目标)函数的最优化计算中,提出一种基于偏好的交互式多目标优化算法,利用交互式遗传算法优化目标权重值组成的种群,利用粒子群优化算法优化加权单目标函数,并将其应用到风光互补发电系统的优化配置中。计算结果表明,在满足负荷用电的前提下,风光互补发电系统的经济性能优于单独的光伏系统和风电系统。     

计及水约束的太阳能冷热电联供系统运行优化研究

以上海某酒店的太阳能“冷-热-电”联供系统为研究对象,构建以运维成本最低为目标,以能源供需平衡、设备功率限制和用水定额限制为主要约束的系统协同运行优化模型,探究不同用水定额下系统的最优运行方案。结果表明,用水定额对设备出力和系统总成本均有不同程度的影响。在牺牲系统经济性的前提下,可在一定程度上减少系统的耗水量,有效保护水资源。     

基于改进粒子群算法的多目标无功优化

提出了一种基于粒子群算法的多目标优化方法,该算法采用Pareto支配关系来更新粒子的个体最优和全局最优值,用存储池保存搜索过程中发现的非支配解;采用聚类算法裁剪非支配解,以保持解的分散性;采用动态惯性权重来平衡粒子的局部和全局搜索能力,并将该算法应用于IEEE14节点系统的多目标无功优化。     

计及环境成本的含储能冷热电联供系统多目标优化和运行策略研究

冷热电联供(combined cooling, heating and power, CCHP)系统能够同时满足用户冷热电负荷需求,实现热量梯级利用和能量高效供给。但CCHP系统内部能量耦合程度高,各种能量间相互影响,为CCHP系统的容量配置和能量高效供给带来挑战。为此,建立了含储能和可再生能源的CCHP系统,提出2种余热优先利用运行策略,采用多目标遗传算法对系统设备容量进行优化确定,并对各类运行指标进行分析。结果表明：运行策略二(回收余热优先供热)的“3E”综合指标为0.344高于运行策略一(回收余热优先制冷);运行策略二的年值节约率为4.5%经济性优于运行策略一;运行策略二的各类污染物减排率均高于运行策略一,表现出良好的环境效益。     

天然气冷热电联产系统区间负荷调度策略优化

针对某天然气冷热电联产系统实际运行受负荷需求区间限制影响较大、综合性能优化困难的问题,提出了一种基于ε-约束的多目标区间运行调度优化方法。首先建立燃气-蒸汽联合循环、离心式电压缩制冷机、蒸汽型溴化锂制冷机和热水型溴化锂制冷机等机组特性模型,并考虑燃气轮机爬坡约束和购、售电量约束;然后以经济性最优、环保性最优和能效性最优为目标函数,采用ε-约束方法结合实际运行需求对多目标问题进行处理,构建了天然气冷热电联产系统的区间多目标优化调度模型。结果表明：在供冷季,相对于原以热定电策略,该方法具有较好的区间负荷优化调度效果,典型日可节省总运行成本1.3×10⁴元,减排二氧化碳15.7 t,经济和环保效益明显提升。     

基于改进粒子群算法的配电网多目标优化控制

随着光伏机组大量接入配电网,需要在增加间歇性可再生能源使用的同时,保持电力系统的电压稳定。储能技术的快速发展允许部署储能系统来支持电压调节。为了在光伏储能优化出力系统中达到网络损耗和调压措施成双优化的目的,提出了一种改进的Pareto档案粒子群多目标优化算法。在非支配排序环节计算拥挤距离时,加入小生境技术,避免陷入局部最优同时,增加Pareto解集分布的多样性。基于IEEE 30配电网系统测试了所提出的PV-ESS（photovoltaic-energy-storage-system）优化方法。结果证明,该算法对抑制光波动、提高电压稳定性以及降低网损有着良好的表现,进而维护系统运行的稳定性,降低电力行业经济成本。     

多时间尺度滚动优化在冷热电联供系统中的优化调度研究

为解决可再生能源和用户负荷波动所造成的能量供需不平衡问题,该文提出多时间尺度优化运行方法。该方法建立“日前-日内滚动-实时调整”的三阶段优化模型来逐级优化机组出力,日前阶段考虑环境成本,日前优化以日运行成本最低为目标,日内滚动优化以滚动控制时域内购能成本和机组出力变化惩罚成本最低为目标,实时调整优化以设备功率总调整率最小为目标,最终得到设备的实时平滑出力计划。日前阶段比较不同的系统结构对CCHP系统日运行成本的影响,并确定了最佳的系统结构。仿真结果验证了所提策略的准确性,优化结果显示：多元储能模式能降低CCHP系统的运行成本;多时间尺度滚动优化不但能提高CCHP系统的运行经济性,而且能减小设备的功率波动,减小设备运行损耗。     

太阳能冷热电联供分布式能源系统的研究

以太阳能应用为背景,讨论了能够实现独立建筑冷热电联供的两种分布式能源系统的原理。以太阳能作为唯一热源,用于加热气体工质,进行闭式Brdyton循环发电。其透平释放的余热通过余热制冷方式供冷或通过换热器直接供热．可实现独立建筑的冷热电联供。当把燃料电池系统和该热动力系统组合起来,则可实现白天和夜间连续的独立建筑冷热电联供。该系统不消耗化石能源,无污染,能源利用效率高,具有进一步理论研究的价值和推广应用潜力。     

基于改进库群系统的多目标优化水量调度模型及应用

针对复杂流域水库群水量调度优化分配问题,运用多目标优化基本原理,提出了一种改进多目标遗传算法,建立了流域水量调度多目标优化模型,同时考虑系统的河道水流传播影响。利用建立的模型,以伊洛河流域水库群为研究对象,通过分析伊洛河流域水库调度的特点,将流域供水、灌溉、发电设为目标,采用改进多目标遗传算法对模型进行高效求解,并进行常规调度方法校核,得到洛阳市伊洛河系统水量调度方案。结果合理有效,验证了模型的可行性,解决了传统多目标优化方法难以处理复杂多目标问题的缺陷。     

冷热电联供系统的变工况双层协同优化研究

以冷热电联供系统(CCHP)的逐时供需关系为基础,构建经济性评价指标,采用枚举法与遗传算法相结合的双层协同运算方法优化系统配置容量,提出合理的内燃机配置方案。结果表明,经过双层协同优化的冷热电联供系统具有明显的经济优势,年总成本节约率提升至69.87%,同时减小了内燃机启动负荷,延长了26.47%的运行时间。     

基于太阳能利用的天然气冷热电联供系统热力性能研究

提出了一种基于太阳能利用的天然气冷热电联供系统,利用平板式真空管太阳能集热器制取87.5℃的太阳能热水,在与天然气内燃机发电产生的缸套水混合后协同烟气共同驱动多源吸收式制冷机组制冷,其末端烟气通入余热换热器制热。采用"以电定热"的方式集成配置系统,研究模拟了系统设计工况及变工况下的热力学性能及太阳能与天然气的互补特性。结果表明:将100 kW的内燃机与集热效率59%的太阳能集热器阵列匹配时,系统一次能源效率、火用效率可达71.17%、33.33%;天然气子系统较太阳能子系统对于总系统一次能源效率、火用效率有更大的贡献率。     

一种CCHP系统配置优化LP模型及高效算法

冷热电三联供系统(combined cooling heating and power,CCHP)的经济性受多种因素影响,需要在设计阶段进行系统的配置优化和运行优化。以年总费用(ATC)最低为目标构建了CCHP系统配置优化模型,同时构建了运行优化模型以确定最佳的运行方案。这两个模型均包含大量的逐时线性规划(linear programming,LP)模型,而常规循环求解方法求解耗时较长。通过对逐时LP模型分段消元,并引入图解法求解,将常规方法中的迭代循环转换成矩阵代数运算,可大大提高求解效率。计算案例显示:运行优化模型的求解时间从常规方法的78.500s减少到了0.015s,配置优化模型的求解时间从3 338.000s缩短至0.760s。极短的求解时间有利于CCHP系统的多方案对比和敏感性分析。     

微燃机冷热电联供系统(CCHP)的建模及仿真研究

本文用matlab中simulink和人工神经网络为工具,分别建立了微燃机和烟气型溴化锂吸收式机组模型,以全年时间环境温度为变化条件,微燃机全工况下得到CCHP系统仿真结果,为以后优化运行打下基础。     

基于综合效益的生物质气化式三联供系统优化

生物质气化式的冷热电三联供系统目前在能源工程方面有着很大的发展前景,气化的生物质与冷热电三联供系统结合在一起,从经济效益、环境效益、系统效率等方面对系统进行优化,可以最大限度地提高经济效益和生物质能源的利用率。对生物质气化式三联供系统可以从许多方面进行多目标优化评估,比如生物质原料的种类、主要设备的选型与容量、热电比、运行策略等,大多数采用的方法是遗传算法(GA)。     

光-气互补冷热电联供系统容量配置与运行研究

以某商业综合体为研究对象,依据园区供冷、供暖和过渡季的负荷需求,构建了光-气互补冷热电联供系统（Hybrid CCHP）。从能源、经济和环境方面建立综合指标,采用遗传算法对系统的驱动设备容量配置进行优化,比较了在以热定电和以电定热、有无太阳能互补以及有无储能情况下系统一次能源节约率、年运行总成本节约率以及CO₂减排率情况。结果表明:通过遗传算法优化后的Hybrid CCHP各评价指标显著优于燃气冷热电联供系统（CCHP）;采用阶梯释能模式能够进一步提高系统的经济性。     

基于穷举搜索法的城市建筑CCHP系统优化配置

冷-热-电三联供系统可实现能量的高效梯级利用,有利于实现“碳达峰、碳中和”。基于穷举搜索法构建了一套包含燃气热电联产系统、燃气锅炉、电制冷机、吸收式制冷机和水-水换热器的楼宇级冷-热-电三联供系统,并以北京3种典型的楼宇建筑为研究对象,研究了冷-热-电三联供系统在不同类型负荷下的容量配置、系统运行参数、经济性和减排情况并进行相应敏感性分析。结果表明：与分产系统相比,商业建筑、办公建筑、居住建筑的成本节约率分别为21.76%、16.72%和9.17%,二氧化碳减排率分别为15.80%、10.42%和4.41%,系统能源价格分别下降39.85%、49.04%和41.29%;研究结果可为冷-热-电三联供系统优化提供参考。     

高寒高海拔地区风光互补热电联供系统多目标优化研究

为提升高寒高海拔地区风光互补热电联供系统的综合性能,以系统投资成本与负荷缺失率最小、当量CO₂年排量最大为目标,建立系统容量配置的优化模型。根据西藏那区全年日照与风力情况,应用非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-II)对风光互补热电联供系统的容量配置开展多目标优化研究。结果表明：优化后,系统全年负荷缺失率为4.6%、设备投资成本为16.2×10⁴元、CO₂年减排量为95.4 t;系统设备中,集热器的投资约占设备总投资的50%,光伏电池与蓄电池的投资次之,风机与储热罐投资最少;系统逐时负荷缺失率主要集中在室外温度较低的时段。多目标优化设计很好地平衡了风光互补热电联供对经济性、可靠性与环境性的需求,验证了方法的有效性,为高寒高海拔地区风光互补系统的优化设计提供了理论指导。