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本文引文信息
王珺,顾伟,陆帅,等.结合热网模型的多区域综合能源系统协同规划[J].电力系统自动化,2016,40(15):17-24.DOI:10.7500/AEPS20160426010.
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结合热网模型的多区域综合能源系统协同规划
DOI:10.7500/AEPS20160426010
王珺,顾伟,陆帅,张成龙,王志贺,唐沂媛
1研究背景
冷热电联供系统(combinedcoolingheatingandpower,CCHP)凭借其能效高、环境效益好等优势已成为综合能源系统的主要研究方向之一。独立型CCHP系统,其规模小、终端用户品种少,对冷热电能的需求时间段单一,在规划或运行时,只能按本区域负荷峰值单独设计和建设,不可避免的导致设备能效低下,经济效益略有欠缺。结合热网(heatingnetwork,HN)的区域型CCHP系统正是解决上述问题的有效方法之一,其终端用户品种多样,各子区域内冷热电负荷存在明显的峰谷交错现象,运行时可协调各CCHP系统的热出力以匹配该区域热需求,实现能源的优化调度。
为此,本文提出了结合热网的多区域综合能源系统协同规划模型,主要工作有:梳理了含热网的多区域综合能源系统规划流程,建立了热网简化模型,考虑了热网中的节点流量约束及管道中的热损约束;并在此基础上结合CCHP系统能量平衡约束,建立了多区域CCHP系统容量协同优化配置的混合整数线性规划模型;结合实例分析了各季节典型日内各区域CCHP系统冷热能交互及热网管道热量变化情况,更直观的展示了区域综合能源系统之间的供需互补。
2区域综合能源系统协同规划模型
1模型结构
本文考虑的多区域综合能源系统,分为多个子区域,各子区域内的用户负荷由该区域内的CCHP系统提供。各区域之间可通过热网交互热能,但相互之间没有直接的电能交互,电能只与上级电网交互,且为保证上级电网安全,采用并网不上网的方式。本文提出的区域综合能源系统优化模型包括两部分:HN模型与CCHP模型。具体模型结构如图1所示。
图1优化模型结构图
2热网模型
本文研究的热网为各CCHP系统之间热网,属“源-源”网,其对传输的安全可靠性要求极高,故采用环状网的布置形式。环状热网其结构及热量分布如图2所示,图2(a)为热网结构,其中黑色线条表示管道,红色表示热水流动正方向。图2(b)为热网管道中的热量分布,由于存在热损,故对于某段管道,其从一端流入的热能与从另一端流出的热能并不相同,以QHi,t,1、QHi,t,2表示管道i两端的热能。将QHi,t,1定为管道热量,即QHpi,i,t=QHi,t,1。
图2热网结构及其热量分布图
目标函数
热网模型的目标函数主要包括管道年投资成本与水泵运行费用。
1)管道年投资成本:包括固定成本与可变成本。固定成本与管道容量无关,即与挖掘铺设相关的费用;可变成本为与管道容量相关的成本。
2)水泵运行电费:引入水泵运行参数耗电输热比来计算热网水泵的运行电费,耗电输热比表示水泵传输单位热量时耗费的电量。
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