CHP联合供能系统及其应用分析

为缓解目前供电紧张的局面,很多学者和专家提出采用分布式能源供电的方式.简单介绍了新型CHP供能系统的概念和目前国内外CHP供能系统的发展情况,并且详细阐述了此系统的设计原则以及相关设备的选型等.同时为了显示CHP供能系统的优越性,以某大型医学园区为例,设计适合该园区的混合式供电系统,计算其主要经济性指标,分析其调峰能力和对某些可变经济因素的敏感性,并与常规电网进行比较.最后得出,CHP系统无论在经济性还是可靠性方面都具有很大优势,值得大力推广.     

计及生物质能的热电联供系统经济运行优化策略

为提升我国农村地区生物质能利用效率,借助热电联供(CHP)系统高用能效率优势,给出一种计及生物质能的CHP系统经济运行优化策略.在考虑了运行功率及容量约束下,对生物质能燃气发电、光伏发电以及储能电池等的运行成本进行建模分析,将CHP系统运行经济性优化转化为求解最小系统运行成本问题.在优化问题求解过程中,为提升传统粒子群...     

面向多主体的工业园区综合能源系统互动机制

随着智能配用电技术和需求响应技术的发展,科学合理的互动机制成为实现园区综合用能优化、促进多方互动的有效解决方案。本文以工业园区综合能源系统为研究对象,首先以促进多方互动和提高调度效率为原则,建立了综合能源系统的分层互动架构;其次,对需求侧竞价、约定需求响应、热电耦合互动、尖峰电价等多种互动模式进行了分析;在此基础上,考虑热电联产(combined heat and power,CHP)产能特性和电、热需求互补性,建立了综合能源需求响应调度模型,设计了面向多主体的工业园区综合能源系统互动机制,能够有效降低综合用能成本,实现了运营商、用户和CHP的多方共赢。算例论证了本文所提机制的有效性和经济性。     

考虑5G基站的多能工业园区全寿命周期供能规划

为降低含5G基站的多能工业园区供电成本，提出了一种多能工业园区全寿命周期供能系统规划方法。首先，建立了5G基站多能负荷模型并刻画了园区内多能流耦合特征；随后，以全寿命周期成本最低为目标函数，构建了工业园区供能系统规划模型；进一步，考虑园区内分布式光伏发电及多能负荷不确定性，并应用机会约束刻画不确定性对规划方案的影响，提升规划方案的鲁棒性。仿真算例表明，通过园区内多能互补，园区年用能成本降低0.52%、年规划投资成本降低7.6%,验证了所提方法的有效性。此外，通过调整模型机会约束越限概率参数，可有效平衡规划方案鲁棒性与经济性。     

浙江某数据中心天然气分布式能源供冷系统设计

文章针对浙江某数据中心设计了分布式能源供冷系统,通过天然气分布式能源及溴化锂余热利用系统,为数据中心进行冷电联供,结合电制冷机组使用,有效减轻供能压力,降低供电、制冷成本,具有较好的经济性。     

基于改进时间约束Petri网的综合能源系统运行优化及可靠性评估

综合能源系统包含的设备和负荷类型众多,设备之间的耦合方式多样,在实际综合园区建设过程中,对不同供能方式的经济性和可靠性评估显得尤为重要。首先,通过构建冷热供能系统的时序模型、耦合设备和储能装置的通用模型,并结合时间约束Petri网基本建模原理,建立了系统的运行优化模型;然后,对系统中元件两状态模型进行分析,建立系统的状态空间模型;并通过系统状态进行随机抽样并计算相应的供能可靠性指标。最后,通过对含有储热、储电、储气等多能存储的实际综合园区进行算例分析,评估不同运行方式下多能源系统的可靠性和经济性,从而为实际园区建设提供理论分析依据。     

基于改进时间约束Petri网的综合能源系统运行优化及可靠性评估

综合能源系统包含的设备和负荷类型众多,设备之间的耦合方式多样,在实际综合园区建设过程中,对不同供能方式的经济性和可靠性评估显得尤为重要。首先,通过构建冷热供能系统的时序模型、耦合设备和储能装置的通用模型,并结合时间约束Petri网基本建模原理,建立了系统的运行优化模型;然后,对系统中元件两状态模型进行分析,建立系统的状态空间模型;并通过系统状态进行随机抽样并计算相应的供能可靠性指标。最后,通过对含有储热、储电、储气等多能存储的实际综合园区进行算例分析,评估不同运行方式下多能源系统的可靠性和经济性,从而为实际园区建设提供理论分析依据。     

基于模型预测控制的园区热电联供微电网能量优化

热电联供（combined heat and power,CHP）微电网利用电、天然气作为热能来源,具有经济、环保的特性,能够有效解决综合供电供热问题,在工业园区有着广阔的应用前景。CHP微电网中可再生能源出力的随机性和负荷预测误差会导致能量优化的精确性降低,并且由于电、热负荷存在差异,高热电耦合度的CHP微电网经济性较差。因此,基于模型预测控制（model predictive control,MPC）算法提出一种多时间尺度能量优化方法。该方法在日前预测下一天的机组出力、储能调度计划;在日内基于MPC算法参考日前计划进行实时能量优化,并根据系统中的热损设计反馈环节,提高优化结果精确性。最后,基于MATLAB进行了算例仿真,验证了所提方法可以降低系统运行成本,能够实现系统热电解耦、储能削峰填谷、提高可再生能源消纳率的效果,并且具有较好的适用性和准确性。     

基于灵活热电比的区域综合能源系统多目标优化调度

针对热电联供(Combined Heat and Power,CHP)“以热定电”导致的弃风及运行成本较高问题,提出基于CHP灵活热电比的区域综合能源系统多目标优化调度方法。首先,采用补燃装置对CHP补燃,灵活调整各时段补燃率以使CHP热电比跟随风电出力态势,提高系统风电接纳水平与运行效益。然后,考虑补燃燃油的使用增加了系统排污,综合经济性与环保性建立区域综合能源系统多目标优化模型,通过层次分析法对各目标权重进行决策。最后,依托商业优化软件GAMS对建立的混合整数非线性规划问题进行求解。算例研究表明:对CHP热电比进行灵活调节,能够有效促进风电并网消纳、降低系统运行成本。多目标优化使CHP热电比兼顾系统经济性与环保性,较单目标而言更具优势。     

计及电转气的多能互补园区供能分区博弈优化调度

多能互补园区能实现能源的梯级利用,可有效地进行多种能源的协调调度,进而提高用能效率和用能可靠性,因此被广泛应用.基于电转气技术和供能分区多主体特性,提出了一种计及电转气的多能互补园区供能分区优化调度方法.综合考虑多能互补园区供能分区的供能经济性、环保经济性以及风电、光伏出力特性,建立基于非合作博弈的双层优化调度模型,上...     

考虑热电联产调峰主动性的电热协调调度

挖掘热电联产机组的调峰能力可以有效改善中国“三北”地区的弃风问题。调峰补偿机制是激励热电联产主动参与,电网调峰的有效手段。在考虑调峰补偿的前提下,对热电联产机组参与电网调峰进行研究。首先,计及热力系统复杂供热约束的影响,建立热电联产机组的可用调峰容量和调峰成本评价模型,可以反映热电联产调峰中的供热依赖特性和时序耦合特性。然后,基于热电联产调峰成本及调峰补偿机制,提出考虑机组调峰主动性的电热协调调度方法,相较于传统的垂直一体化电热协调调度,所提出的方法可以反映热电联产在经济手段激励下主动参与电网有偿调峰的意愿。最后,通过算例分析研究了热电联产机组的可用调峰容量和调峰成本的影响因素,并验证了所提出的调度方法在调峰补偿机制下的有效性。     

基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化

热电联供型微网具有能源利用率高、灵活可靠的特点,成为实现能源生产和消费转型、解决环境问题的重要手段。热电联供型微网热、电紧密耦合,给其运行的灵活性和经济性带来了不利影响,为此提出基于需求侧综合响应的热电联供型微网运行优化方法。需求侧综合响应包含热负荷响应和电负荷响应,可为热电联供型微网的热、电生产提供优化空间。热负荷响应建模根据建筑物热工模型,建立供暖功率与室内温度的关系方程。电负荷响应考虑可转移负荷。在此基础上建立热电联供型微网运行优化混合整数线性规划模型,采用CPLEX软件进行求解。算例分析结果表明,需求侧综合响应的应用提高了热电联供型微网热、电生产的灵活性,同时给系统运行带来了可观的经济效益。     

以电厂循环水为热泵低温热源的联产供热系统的冷端优化

以电厂循环水为热泵低温热源的热电联产供热系统是利用以电为动力的压缩式热泵或者以抽汽驱动的吸收式热泵从电厂循环水中吸热,供热热量主要来自于循环水,其冷端调节同时影响发电收益和供热收益。以采用压缩式热泵的供热系统获得最大经济净收益为目标,对这种联产供热方式的冷端系统进行了研究,分析了冷端调节对系统收益的影响,建立了各个环节的数学模型并提出了求解算法。最后以某600MW机组和热泵组成的联产供热系统为研究对象,应用建立的数学模型对200万到800万m2之间的4个供热面积分别进行了计算,得出最佳入口温度持续增大,最佳循环倍率随着供热面积的增加先增大后减小直到调节范围的最小值,且冷端系统参数取最优时,系统的总收益总是小于热泵收益,实际运行时要在保证凝汽器真空不小于最低值的前提下,尽量选择接近理论最优值的循环倍率和入口温度。     

独立模式下微网多能存储系统优化配置

针对能源互联网的重要组成部分——综合能源微网,构建了独立模式下的综合能源微网多能存储系统优化配置模型,提出了包含储电和储热系统的额定功率、容量的配置方法。其中,储电系统模型计及供暖期与非供暖期蓄电池寿命的估算。模型以经济性作为指标,考虑热电联产机组的热电耦合相关约束,包括热—电平衡、机组爬坡、储能系统以及自给自足概率等,采用基于机组出力和储能系统功率分配策略的细菌群体趋药性算法模型进行求解。并探讨了加装储能系统的热电联产机组的运行特性。结果表明,提出的多能存储系统配置方法在供暖期和非供暖期均具有显著经济和环境效益,并促进了风电消纳。     

考虑风电消纳的综合能源系统“源-网-荷-储”协同优化运行

针对因传统的热电联产(Combined Heat and Power, CHP)"以热定电"运行方式导致的弃风问题,提出一种考虑风电消纳和运行经济效益的综合能源系统"源-网-荷-储"协同优化运行方法。在源侧通过热泵和储能设备解耦CHP"以热定电"运行约束,在网侧构建了稳态电-热潮流,在负荷侧考虑了综合需求响应,提升系统的风电消纳空间。系统以建设运行总成本最小为目标,考虑了能量平衡、稳态电-热潮流和CHP出力等约束条件,构建了考虑风电消纳的综合能源系统"源-网-荷-储"优化运行模型。最后,通过风机的33节点电网和8节点热网构成的综合能源系统验证所提方法的正确性和有效性。多场景仿真结果表明,该方法可有效提升风电消纳空间和系统经济效益。     

计及灵活性提升的热电厂日前市场竞价策略

针对含多类型燃煤热电机组与多种电热解耦设备的热电厂在电力现货市场中的报价决策问题,提出了基于价格接受者角色的热-电分步决策竞价模型.首先,依据次日预测价格进行热电厂日前最优产量决策,确定厂内电热解耦设备的运行计划.然后,根据机组调节能力,计算热电厂在次日各时段的发电功率范围;进而,构建分段阶梯形报价曲线.最后,以中国北...     

考虑工业园区CHP机组动态约束的低碳经济调度

具备快速电出力调节能力的热电联产(combined heat and power,CHP)机组能够提升工业园区电热耦合系统运行灵活性,促进新能源消纳,降低碳排放压力。采用微分方程形式建立CHP动态约束能够详细描述变量的变化情况,在调度中考虑动态约束能够掌握机组运行状态,降低事故风险。为此,以考虑碳交易过程的工业园区最小成本为目标,建立考虑CHP动态约束的工业园区低碳经济调度模型。然后基于序贯法框架,采用有限元正交配置法对模拟层的微分代数方程进行离散,并采用改进自适应差分进化算法求解优化层非线性规划问题。算例结果表明,有限元正交配置法能够以较少的离散点数获得较为精确的结果,提升了求解效率,验证了具备快速电出力调节能力的CHP机组能有效提升工业园区低碳经济水平。     

An algorithm for combined heat and power economic dispatch

This paper presents a new algorithm for combined heat and power (CHP) economic dispatch. The CHP economic dispatch problem is decomposed into two sub-problems: the heat dispatch; and the power dispatch. The sub-problems are connected through the heat-power feasible region constraints of cogeneration units. The connection can be interpreted by the unit heat-power feasible region constraint multipliers in the Lagrangian function, and the interpretation naturally leads to the development of a two-layer algorithm. The outer layer uses the Lagrangian relaxation technique to solve the power dispatch iteratively. In each iteration, the inner layer solves the heat dispatch with the unit heat capacities passed by the outer layer. The binding constraints of the heat dispatch are fed back to the outer layer to move the CHP economic dispatch towards a global optimal solution     

Reliability and availability modelling of combined heat and power (CHP) systems

Many subsystems are involved in the reliability modeling of combined heat and power (CHP) systems, but in most studies these subsystems have not been classified and in many cases have been considered separately. Furthermore, calculating the reliability from the generation point to the consumer has not yet been studied. Herein, we classify combined heat and power subsystems and model their reliability, availability and mean-time-to-failure indices based on interactions between subsystems from the generation site to consumer delivery. The proposed CHP reliability and availability model is based on the state space and the continuous Markov method with electricity-generation, fuel-distribution and heat-generation subsystems. The effects of fuel- and water-distribution networks at the CHP site and the hot-water-distribution network on the consumer-utility reliability of CHP systems were fully assessed in an applicable case study. Additionally, we present a sensitivity analysis for island, standby and parallel operational modes of CHP systems. The results from the case study prove that improving the gas-distribution network, the network delivering hot water to the consumers and the water-delivery network to the CHP, in addition to optimizing the failure and repair rates of CHP systems, have considerable effects on the reliability improvement of the complete integrated system and have major roles in technical and economic feasibility studies of CHP systems.     

考虑热惯性的热电联产系统两阶段优化调度方法

热电联产(CHP)系统具有环保、经济、运行方式灵活的突出优势,有较好的发展前景。文中基于电、热在传输和存储方式上的不同特性,提出一种考虑热惯性的CHP系统两阶段优化调度方法。第一阶段考虑供热网络结构和运行特性,建立基于模型预测控制(MPC)的CHP系统优化调度模型,优化日内可控设备出力及电网交互功率策略;第二阶段以CHP系统内各单元出力调整量最小为目标,综合考虑可再生能源及负荷的实时预测误差,动态调整第一阶段日内调度策略。算例表明,该两阶段优化调度模型可提高系统运行的经济性,弥补供需不平衡;结合系统热惯性,建筑物根据负荷需求和分时电价进行蓄热或放热可降低可再生能源及负荷不确定性对调度的影响,平抑功率波动,促进热电互补。