基于(火用)经济学的综合能源系统分析评价与运行优化研究

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能源互联网背景下,综合能源系统的复杂度进一步提升,对于综合能源系统分析评价、运行优化的研究也随之进一步深入。但目前研究涉及能源部分的分析,大多从热力学第一定律出发,仅考虑能源的数量,而忽略了能源品质的改变。此外,综合能源系统的分析、优化方法未能充分将热力学原理与经济学原理结合。本文综述了综合能源系统的发展状况,指出了综合能源系统中应用(火用)经济学原理进行分析的意义,分析了(火用)经济学综合能源系统评价体系与运行优化的研究现状和发展动态,提出从(火用)经济学角度出发构建综合能源系统评价体系,能够全面地评价系统性能,而以此为基础指导系统优化运行,可以降低系统能耗并提升经济效益,实现节能和省钱的统一。本文工作分为以下四个方面:1)阐述(火用)经济学理论;2)基于(火用)经济学理论,搭建分布式供能系统统一分析模型;3)选取合适的评价指标,研究综合能源系统评价方法;4)基于(火用)经济分析方法,建立综合能源系统(火用)损成本模型,以(火用)损总成本最小为目标构建综合能源系统运行优化模型,并与其他目标的运行优化模型进行对比分析。具体工作如下:首先,详细阐述(火用)经济学的核心思想、(火用)经济学的基本概念、(火用)经济分析的意义、以及成本平衡方程、非能源成本计算,成本分摊方法、(火用)损定价方法等几个(火用)经济学的重要问题。(火用)经济学理论作为后续构建综合能源系统分析评价方法以及后续指导系统运行优化的理论依托。然后,基于矩阵模式(火用)经济学,搭建考虑传递线路/管道(火用)损的分布式供能系统统一分析模型,考虑系统中传递线路/管道上的(火用)损可以极大提高模型精度,减少分析误差。通过该模型可以得到综合能源系统各(火用)流的(火用)经济成本,以及各环节产生的(火用)损带来的经济损失。再次,为了更全面地对综合能源系统性能进行评价,选择(火用)效率和(火用)损作为能耗特性评价指标,选择(火用)损成本和(火用)经济系数作为经济特性评价指标,详细设计了综合考虑能耗特性和经济特性的分析评价方法和流程,根据不同的分析评价结果,列出相应改善系统性能的措施。以某供电局分布式供能系统为算例,将传统分摊方法与基于输出(火用)流品质的成本分摊方法进行对比,并对系统能耗特性和经济特性进行分析评价,提出改善系统性能的措施;最后,建立综合能源系统(火用)损成本模型,包括燃料(火用)、CHP机组、传递管道/线路以及电、热负荷网络,并以系统总(火用)损成本最小为目标,搭建综合能源系统运行优化模型,通过自适应遗传算法对模型进行求解。并将该运行优化模型与以能量损失最小、燃料成本最小以及(火用)损失最小为目标的运行优化模型进行对比。
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