冷热电联产型微网规划研究综述

能源互联网是实现能源可持续发展与生态优化的重要途径,其形成与发展受到了学术界工程界的广泛关注.冷热电联产型微网作为能源互联网的基本物理载体,对其进行合理有效规划是探索能源利用高效化、清洁化转型的关键所在.文章在介绍了多能耦合理论、系统供能框架及能源设备类型的基础上,着重从经济性和环保性提升角度综述了冷热电联产型微网的优化调度策略.随后讨论了规划目标模型的建立及其求解算法,最后结合目前研究进展对系统规划的未来研究方向进行了展望.     

基于改进人工鱼群算法的冷热电联产微网经济优化运行

考虑各种分布式电源的发电成本、环境成本和微网设备维护成本,在满足微网运行约束条件的基础上,优化微网内不同分布式电源和储能系统的功率输出,使系统的总运行成本最小。采用冷热电联产(Combined cooling heating and power,CCHP)的微网,可以有效提高微网中分布式电源的效率,从而提高其经济性。最后采用改进人工鱼群算法(AFSA),通过Matlab数值计算工具,验证一个含冷热电联产的微网系统模型的经济性。     

含小型冷热电联产的微电网系统经济运行

微电网能够有效利用各种分布式电源,其灵活、智能的控制特点,在解决能源短缺、环境保护和改善电能质量等方面表现出极大潜能。微电网不仅解决了分布电源的大规模接入问题,还能为用户带来经济上和环境上多方面的效益。建立了含小型冷热电联产的微电网系统在与外部配网系统并网状态下经济运行的数学模型以及成本优化的广义公式,提出的成本函数综合考虑了各种分布式电源的运行和维护费用、燃料消耗费用以及购售电费用等。最后,以某小区具体用能情况为例,给出了算例分析。     

医院冷热电联产系统的改造方案研究

提出了医院冷热电联产系统的改造方案,采用旋流喷嘴喷雾冷却的方法冷却燃气轮机进口空气的温度至最佳工况点,该改造方案初投资小,简易可行,又能满足最优运行的要求以提高效率和经济性,从长远来看,能收到良好的经济效益.     

基于需求响应和多能互补的冷热电联产微网优化调度

兼顾电源侧多能互补与负荷侧需求响应（demand response,DR）是提升源荷侧协调发电能力的重要手段,可以促进电力削峰填谷,提高经济效益。针对冷、热、电负荷需求的随机性和不匹配性,考虑到人体对温度有一定的适应能力,文章将风、光发电机组与燃气轮机冷热电联产（combined cooling, heating and power,CCHP）系统结合,提出了一种基于综合需求响应的源荷协调CCHP微网,同时采用典型场景集考虑新能源出力的不确定性,建立优化调度模型。该模型以最小化系统经济成本为目标,利用免疫遗传算法求解,探讨了系统经济调度成本与不同需求响应模式以及温度偏差的关系,并对系统是否引入电加热设备进行讨论。算例分析表明,基于需求响应和多能互补的CCHP微网优化调度方法,能有效降低综合运行成本,具有显著的经济及社会价值。     

分布式供能冷热电联产系统介绍

介绍了分布式供能冷热电联产系统的组成,即发电设备、吸收式冷热水机组、余热锅炉,及其工作原理,分析了系统和使用的燃料及应用范围,阐述了其可对能源分层使用,提高能源的综合利用率及环保、安全等优点,并对目前推广应用分布式供能冷热电联产系统存在的政策、技术及人才等方面问题进行了探讨。     

燃机联合循环热电联产的优势及相关项目的优化方案

以我国引进F级燃机打捆招标第一包的漕泾项目(上海化学工业区热电联供)为例，介绍了前期机组选型依据，电厂设备配置过程中相关优化方案，以及在设备配置和选型中如何保证供热，以满足上海化学工业区大型化企业的要求。     

可调回热燃气轮机冷热电联产系统热力分析

为改善动力系统全工况性能,建议将可调回热燃气轮机用于冷热电联产系统。通过改变经过回热器的燃气比例X,调节用于各子系统的能量。在整个范围内,燃气轮机比功变化不大,但单位流量下质对应的制冷量有很大差异,压比较高系统,其节能率在X的大部分可调范围内占有优势;接近完全回热时,压比较低的系统占微弱的优势。通过实例得出,该方法全年节能率较常规回热循环联产系统提高了11%。     

燃气轮机冷热电联产系统与蓄能变工况特性

利用单轴恒速燃气轮机典型变工况计算方法和余热锅炉考虑换热系数的变工况计算方法，对冷热电联产系统的变工况进行了分析：高负荷时联产系统有明显的节能优势；但随负荷的降低，优势不断减少；在负荷降低到一定程度之后已经不如参照系统性能。为改善系统全工况性能，可将联产系统与蓄能技术有机结合。依靠对某建筑典型夏、冬季全天冷、热负荷供应进行分析，可以看到蓄能的使用使联产系统的节能率在较高基础上进一步得到提高。     

基于全工况性能的冷热电联产系统效率指标比较

CCHP系统的效率评价指标对其优化设计、经济运行等至关重要。基于小功率燃气轮机为核心的CCHP系统基本元件的变工况典型解析特性,对比分析了CCHP系统当量yong效率、经济yong效率、总能利用率、节能系数等“效率”形式及其影响因素。采用不同的效率指标评价以小功率燃气轮机为原动力的两类CCHP系统的全工况性能,以说明不同效率指标的差异。分析表明,前述效率形式都不能给出完全合理的评价结果。但相对而言,节能系数能比较合理评价本文 所述两种CCHP系统的优劣,但部分评价结论仍存商榷之处;CCHP系统的部件匹配及经济运行,可综合按全工况节能系数及经济yong用效率来评价。研究结果对CCHP的经济评价、优化配置与经济运行提供理论与实践依据,也利于促进环境保护与资源节约。     

以液化天然气为一次能源的分布式供能系统的设计

介绍了以液化天然气(liquefied natural gas,LNG)为一次能源的分布式冷、热、电联产系统(combined cooling,heating and power,CCHP)的优点、分布式供能系统容量确定的关键因素、系统的拟定原则、主要设备的选定方法及余热利用模式的选择,为以LNG为一次能源的分布式供能系统的前期规划和总体设计提供参考。     

冷热电联供微网环保经济调度研究

针对微网同时承担冷热电三种负荷的情况,提出了考虑蓄热蓄冷蓄电装置以及微源的冷热电联供微网环保经济调度模型。模型中设置冷热电供需实时平衡、微源及蓄能装置出力限制为约束条件,以微网运行的经济和环保的综合成本为目标函数。以一个包含燃气轮机、燃料电池、余热锅炉、吸收式制冷机、蓄电池、蓄热装置、蓄冷装置的微网为例,采用混沌粒子群优化算法对模型进行优化求解。算例验证了所提模型和算法的有效性,并讨论了不同蓄能装置对调度的影响。结果表明,蓄电池虽引起损耗上升,但能提高运行的经济性;蓄冷蓄热装置协调燃气轮机出力,降低了损耗和成本。     

太阳能冷热电联供系统的多目标优化设计与运行策略分析

为了提高能源利用率,实现节能减排,设计了一种集成太阳能利用和内燃机驱动传统联供系统的太阳能冷热电三联供系统,对其能量流程和运行策略进行了分析。基于生命周期分析法,以传统分供系统为参照对象,建立了能源、环境和经济效益的多目标优化模型,对系统的设备容量和运行策略进行了优化。以北京市一综合办公楼为例进行实例分析,得到了不同目标函数下的最优设计方案和运行策略。优化结果表明,太阳能联供系统的综合性能要优于分供系统,当系统采用电跟随运行策略时环境和经济效益更佳,采用热跟随模式时能源效益更好。     

小型生物质沼气冷热电联供系统多目标优化设计与运行分析

数十千瓦级冷热电联供系统是解决中国农村生物质资源浪费的一种崭新而有效的途径,极具发展潜力。文中以动态系统仿真程序平台为基础,设计了一种计及设备变工况特性的小型生物质沼气内燃发电机组冷热电联供系统,并阐述了其能量流程和运行方式。同时,建立了综合能源、经济和环境效益的多目标优化模型,采用带约束因子的粒子群算法求解,实现了设备容量和运行参数优化。以某养殖场建筑全年冷热电负荷数据为例完成仿真,分析了优化系统运行情况,同时对比了沼气与天然气联供系统的性能差别。结果表明,优化后的联供系统较传统分供系统有效实现了节能减排,同时还可在寿命年限内回收投资成本;另一方面,相比天然气联供系统,沼气系统在节约能源成本和减排二氧化碳方面均具明显优势。     

分布式冷热电联供系统负荷随机模糊建模

基于天然气的冷热电联供(CCHP)系统负荷随机性和模糊性共存,有效提取其不确定特征对CCHP系统优化调度运行有重要意义。文中提出一种分布式CCHP系统负荷随机模糊建模的方法。首先基于CCHP系统冷热电负荷历史数据,发现其可以用n阶正态分布加权和方法描述其概率分布特征,并获得电负荷与冷热负荷的概率密度函数,进一步分析该函数的参数,可知其不具有完全的统计性质,因而具有认识意义的模糊性,通过对参数的隶属函数和机会测度函数特征的提取,从而定义电负荷与冷热负荷为随机模糊变量;其次分析电负荷与冷热负荷两类变量之间的耦合特性;最后结合随机模糊模型及各类负荷间的耦合特性,提出了CCHP系统接入电网负荷随机模糊建模方法及其相应建模步骤。湖南省某市接入10kV的CCHP系统的历史负荷数据样本仿真结果验证了该模型的有效性和正确性。     

基于冷热电联供的多园区博弈优化策略

园区一般涉及冷、热、电等多种能量流的生产、转换和使用,通过利用冷热电联供综合能源系统可以有效提高能源利用率、缓解能量供应压力。考虑动态电价机制下园区用电价格受市场需求影响,不同利益主体间存在博弈竞争关系。鉴于此,建立了基于冷热电联供的多园区非合作博弈优化模型,各园区以日运转成本最小为目标函数和其他园区共同参与博弈,同时考虑联供系统各单元出力、储能设备等约束条件,实现园区多能流互补协同优化。最后,以某地区三个园区的冷热电能流协调优化控制为例进行了仿真分析,算例结果表明所建立的博弈优化模型能合理分配联供系统出力及购电功率,不仅可以降低园区日运转成本,而且可以降低电网负荷峰谷差。     

冷电联供分布式供能系统能量优化管理

提出了一种冷电联供分布式供能系统的能量管理优化模型.该模型根据示范点各大楼的冷、电负荷预测延时变化曲线,按照经济最优原则制定微型燃气轮机的发电计划.优化模型不仅考虑了冷电联供系统与大楼电制冷空调的运行配合问题,还计及了电网购电价格、燃气价格和微型燃气轮机上网发电价格等因素对经济运行的影响.选取典型月份的冷、电负荷预测数据进行优化计算,并对部分优化结果进行调整,结果表明,根据所提出的模型制定的微型燃气轮机发电曲线能够满足示范工程对系统运行经济性和一次能源高效利用的指标要求.     

太阳能综合利用的冷热电联供系统控制策略和运行优化

随着节能减排观念日益深入,利用太阳能等可再生能源成为解决目前严重的化石能源危机和环境污染问题的有效途径,而冷热电联供(CCHP)系统以其能效高、污染少、可以实现能源的梯级利用等特点,成为未来分布式供能系统的发展趋势。在此背景下,将太阳能与CCHP系统相结合,设计了一种能够实现太阳能光伏光热综合利用且同时满足冷热电负荷需要的联供系统。分别建立了能源、环境、经济评价3个方面的评估指标,并利用判断矩阵法将上述3个指标形成了一个综合评估指标,同时设定了系统以热定电和以电定热2种运行方式,并分别设计了3种不同控制策略。通过算例分析了系统的电制冷机最优制冷比、太阳能光伏发电最优容量和运行控制策略的评估,验证了所提模型和控制策略的有效性和可行性,为太阳能综合应用于CCHP系统提供了参考。     

冷热电蓄能联供微网系统优化配置的影响因素

冷热电蓄能联供微网系统具有环保、节能、经济等特点,有着良好的发展前景和应用价值.但存在多方面因素不同程度地影响着系统的优化配置结果.以经济性为优化目标,构建冷热电蓄能联供的微网系统优化模型,运用DER-CAM软件对系统进行优化仿真测算.分析了燃气价格、电价和分布式能源投资三个关键因素对优化配置的影响.通过应用DER-CAM软件的优化仿真测算得出结论,在5％的变动率范围内,电价是最为敏感的因素,当变动率超过5％后,分布式能源投资成为最敏感因素.     

考虑储能电站服务的冷热电多微网系统优化经济调度

提出一种考虑储能电站服务的冷热电多微网系统日前优化调度方法。首先提出在多微网系统建立公共储能电站,并给出用户侧储能电站服务模式;然后将储能电站服务应用到冷热电联供型多微网系统优化调度,通过协调微网与储能电站间的交互功率,实现微网内冷热电负荷功率平衡和运行经济成本最优;最后以典型场景为例,对冷热电联供型多微网系统在3种运行方式下进行经济优化调度分析。结果表明,所提冷热电多微网系统优化调度方法可以充分发挥公用储能电站的充放电灵活性,实现微网多余电能的时域转移和可再生能源发电的100%消纳,并降低多微网系统的运行成本。