【技术】基于电力系统能效评估的蓄能用电技术节能评价及优化-北极星输配电网

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江苏省智能电网技术与装备重点实验室(东南大学)、国网淮安供电公司、江苏省电力公司检修分公司淮安分部、国网甘肃省电力公司电力科学研究院的研究人员高赐威、罗海明、朱璐璐、刘福潮、韩永军，在2016年第11期《电工技术学报》上撰文指出，蓄能用电技术的调峰特性使得其应用比较广泛，但对于蓄能用电技术的节能效果却少有量化的分析。

提出、推导了电力系统能效评估的节点煤耗率指标，基于交流最优潮流进行了节点煤耗率的求解；基于节点煤耗率理论，提出了蓄能用电技术节能评价的节点用电煤耗指标，利用该指标构建并研究了蓄能用电的节能优化控制模型。

IEEE14节点系统算例分析了节点煤耗率指标的时间空间特性以及用于电力系统能效评估的可行性；冰蓄冷系统算例验证了本文的蓄能用电技术节能评价方法和节能优化控制策略的可行性，蓄能用电节能优化控制可以有效地降低系统的整体能耗。

蓄能用电技术是需求侧管理中负荷管理的重要措施[1]，常见的蓄能用电技术有空调蓄冷蓄热技术[1]、电热锅炉技术[3]、抽水蓄能技术[4]、压缩空气储能、飞轮储能[5]、电池储能[6]和超级电容器储能[7],[8]等技术[7]。

蓄能用电技术的优势主要体现在3个方面：①增加了低谷时段用电，提高了电力系统的负荷率；②负荷高峰时段释能以满足系统峰时的用能需求，降低了系统峰时电力需求；③与间歇性新能源配合，提高间歇性能源的利用率，改善其经济性。

但是，由于蓄能用电比正常用电多了蓄能和蓄能转换为用能的过程，使得整体的能效下降，抽水蓄能效率一般为65%~75%，压缩空气储能效率为65%左右[7]，冰蓄冷中央空调效率约为63%[10]。

因此，有学者研究了蓄能用电技术的优化控制方法，但主要以考虑成本、电费的经济优化控制方法居多[6-8]，几乎没有节能优化控制策略的研究。对蓄能用电技术的节能效果评价的研究也多集中于经济性评价[9-11]，节能性评价研究较少，文献[17]从电网负荷率与供电煤耗的关系分析角度研究了冰蓄冷技术对碳排放减少的节能评价。

本文提出了电力系统能效评估的指标，给出了其理论推导和求解过程。基于该理论研究了蓄能用电技术的节能评价方法以及节能控制策略，并进行了相应的算例分析。

图1电力系统组成及其各环节能效指标

结论

本文提出了电力系统能效评估的节点煤耗率指标，给出了其定义、理论推导及求解过程；并以此为基础，提出了实现蓄能用电技术节能评价的节点用电煤耗指标，研究了其节能评价方法、优化控制模型，结合冰蓄冷系统的具体算例说明了该理论的可行性和有效性。

算例结果表明：

1、节点煤耗率指标可以有效的表征电力系统的能效，节点用电煤耗指标可以实现蓄能用电系统的节能评价；

2、蓄能用电技术的节能优化模型可以有效地从电力系统整体角度减少蓄能用电系统的煤耗；

3、蓄能用电均会导致电能消耗的增加，但是蓄能期间用电煤耗率较低，因此总体的煤耗有可能减少，依然是有可能是节能的，这取决于蓄能释能过程的能量损失和蓄能过程中的用电煤耗降低程度；

4、蓄能用电技术从用户和系统角度分析均是经济的，但可能是不节能的，其转换效率是其节能运行的主要矛盾。虽然在峰谷电价的激励下，蓄能用电可以节约电费，但如果蓄能用电效率不提高，对于电力系统整体而言可能会产生额外煤耗；

5、蓄能用电的节能效益存在时间和空间上的差别，一般系统资源投资在远电源节点的节能效果较好。

研究蓄能用电技术的节能评价及节能控制是更好地普及应用蓄能用电系统的前提，可以为政府部门节能减排的决策提供有益的建议。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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