【摘 要】
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世界经济飞速发展,能源消耗量持续增加,化石能源短缺及环境污染问题备受关注,以多能互补、提高能源利用效率为核心的综合能源系统（Integrated En ergy System,IES）在解决上述问题上将发挥重要作用。如何协调IES各子能源系统（联供系统、储能系统、可再生能源发电系统等）运行是目前IES所面临的关键问题。本文将以IES为研究对象,以经济低碳为主要目标,采用全生命周期的方法,结合碳交易
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世界经济飞速发展,能源消耗量持续增加,化石能源短缺及环境污染问题备受关注,以多能互补、提高能源利用效率为核心的综合能源系统（Integrated En ergy System,IES）在解决上述问题上将发挥重要作用。如何协调IES各子能源系统（联供系统、储能系统、可再生能源发电系统等）运行是目前IES所面临的关键问题。本文将以IES为研究对象,以经济低碳为主要目标,采用全生命周期的方法,结合碳交易机制、设备运行特性、需求侧负荷响应等方面出发对IES运行进行优化。本文基于北辰区某能源小镇构建了IES结构基础,并对IES关键设备单元进行介绍并建模分析,其中主要包括联供设备、其余供电设备、其余供热设备及储能设备。介绍分段线性法,为后续工作建立理论基础。基于全生命周期分析方法（Life Cycle Assessment,LCA）,在考虑设备运行特性基础上,建立系统输入能源全生命周期碳排放数据库。基于碳排放数据库,考虑碳交易机制,建立综合能源系统经济低碳模型。该模型在考虑设备运行约束与系统能量转换特点基础上,以系统总成本最小为优化目标对系统运行进行优化,该优化目标中包含了运行成本与碳交易成本。通过算例分析与低碳模型、经济模型相比较,发现IES经济低碳模型能兼顾系统经济性和低碳性,能在以较低经济成本运行的同时,产生较少的碳排放。以IES经济低碳模型为基础,分析不同碳交易价格下的IES运行特性,得出碳交易价格变化与IES经济低碳运行的相关性,为碳交易价格制定提供一定建议。考虑微型燃气轮机与柴油发电机运行特性,分析两类设备不同最大运行效率变化下IES经济低碳运行特点,从设备层面与系统层面基于运行效率变化对IES经济低碳运行特点进行分析,得出了最大运行效率变化对IES经济低碳运行的影响规律,为IES规划和运行优化提供一定参考和建议。基于IES经济低碳模型,考虑用户侧负荷响应,建立基于非合作博弈理论的实时电价策略下的供能侧—用户侧互动交易模型。以实时电价策略与实时负荷策略为策略集,供能侧与用户侧进行完全信息非合作博弈,实现纳什均衡。算例分析通过与峰谷电价策略与单一电价策略比较,发现该模型能在最小程度降低用户侧舒适度的基础上,减少用户侧的用能支出,供能侧的成本支出和总碳排放量。
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