计及热惯性的电-热综合能源系统优化运行与灵活性评估

来源 :东北电力大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:cjbin1688
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伴随着高渗透率的风电出力,严重的弃风现象在传统的电-热综合能源系统(integrated electricity and district heating systems,IEDHS)协同调度中仍会出现,系统中多种能源之间优化运行与灵活性调节能力面临重大考验。目前,传统的电-热综合能源系统协同调度未考虑热力系统的热惯性,对于具备较大灵活性潜力的热力系统研究不足,有研究提出利用储热装置消纳风电以提升灵活性,但此方法效率较低、成本较高且系统内各设备未充分灵活运行。针对上述相关问题,本文探索系统中现有基础设施即区域热力系统中供热网络和建筑集群所具有的热惯性来提供潜在灵活性,实现进一步促进风电消纳和减小成本,主要完成研究内容如下:1)构建了电-热综合能源系统中的电力、热力两个子系统模型并分析其运行特点和耦合机制,揭示了电-热综合能源系统运行原理与两种能源交互耦合关系,并针对热力系统网络侧热力管网的传输时延特性进行详细建模分析,表明热力系统自身网络侧具备相当潜力的储热能力。2)构建建筑集群热惯性模型并应用于工业园区综合能源系统,提出一种考虑建筑供冷区域储能特性的工业园区综合能源系统日前优化调度模型。首先,建立了基于详细建筑物热惯性模型的建筑供冷区域储能模型,并进一步针对工业园区各供能与储能设备进行元件建模;然后,以园区综合能源系统的总运行成本最小为目标,将各元件与储能模型集成到园区综合能源系统调度模型中;最后,通过算例分析验证了该模型的有效性。算例结果表明,建筑物的储能特性可有效降低购电功率和运营成本,证明建筑集群热惯性模型其有效性,并与热力系统网络侧储热特性相结合,为电-热综合能源系统进一步降低成本并提供灵活性。3)根据电-热综合能源系统相关特性,基于上述供热网络和建筑集群热惯性的具体分析,建立了一种计及热惯性的电-热综合能源系统协同调度模型,并基于灵活性指标进行灵活性评估。首先,根据建筑集群的详细热力模型和热力管网的传输时延特性,建立了区域热力系统的详细热惯性模型。然后,建立计及热惯性的电-热综合能源系统系统优化调度模型。设计了是否考虑热力管网的传输延时特性或建筑集群舒适的室内温度调节范围的四种调度场景,根据相应的灵活性指标提出了电力系统和耦合元件在不同场景下的灵活性评估方法,并计及不同的建筑集群楼宇参数,通过实例验证了模型的有效性。数值结果表明,所提出的优化调度模型可以利用区域热力网络和建筑集群的储热能力,降低运营成本,增加电力系统的灵活性,有效地促进风电一体化。
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