新能源冷热电联供系统分时间尺度运行优化策略研究

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世界经济的持续快速发展带来全球生产和需求的急剧增长,能源消费水平不断突破历史新高,也引发了一系列的能源与环境危机。在全世界能源紧缺与环境污染状况逐步严峻的形势之下,优化调整能源消费结构、发展新兴的能源技术已成为人们的当务之急,大力发展具有节能及环保优势的冷热电联供(CCHP)系统已成为改善能源结构、实现可持续发展的有效途径。在新能源技术的推动下,可再生能源渗透率不断提高,可再生能源与用户负荷的随机性波动加剧了 CCHP系统在实时运行中的不确定性,因此日前调度计划往往偏离实际运行情况的需要,长期运行的累积偏差将导致能量的供需不平衡,对系统的稳定、安全运行造成不利影响。然而,目前针对CCHP系统日内实时运行优化的研究仍基于电、冷/热同一时间尺度而忽略了不同能源在传输及供需方面的时间尺度的差异,实时运行计划难以得到预期效果。本文围绕着CCHP系统在日内阶段的实时运行优化,提出基于电、冷/热分时间尺度的滚动运行优化策略,可实现电、冷/热能在不同时间尺度上的协同优化,从而提高系统运行的实时性与灵活性。本文主要研究内容如下:首先,阐述了新能源CCHP系统的结构组成及其运行原理,通过对系统主要设备的特性分析建立其相应的数学模型,并基于已有的系统结构,对系统内部相互耦合的电、冷、热多能流的流向作具体分析,确立系统运行的能量平衡约束。之后,以系统日内运行的经济、节能和环保性为综合优化目标,以能量平衡及各设备功率的上下限为约束构建系统的运行优化模型,针对该静态优化模型提出一种基于电、冷/热能分时间尺度的计算方法。该方法根据奇异摄动理论中快慢分解的思想,以室内舒适温度为前提且充分利用室内温度的可调性,对系统的优化模型进行快、慢子系统的分解,并以遗传算法为求解算法,根据环境条件和实际情况的变化不断更新系统的源、荷输入信息,对优化模型在线进行开环的滚动优化求解,实现电、冷/热能在不同时间尺度上的协同优化与实时调度。最后,采用B/S架构下的MVC设计模式设计开发CCHP运行优化信息管理系统。主要利用了 JSP、Servlet及MySQL等Web开发技术,以Eclipse为开发工具搭建信息化的CCHP运行优化管理平台,并通过Java语言设计实现该系统的用户登录、优化调度策略管理、运行优化信息管理及权限设置等功能。该系统的实现便于相关技术人员及时掌握CCHP运行优化信息,可提高CCHP系统运行优化信息的科学管理水平,促进CCHP系统运行优化策略的推行及应用。
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