并网型能源微网的优化模型及应用

4 应用分析

本文选取6个项目进行分析，计算参数和结果见表1，并与原方案进行对比。结果发现：1)判别式Ⅰ和Ⅷ均可用于校核CCHP的合理性，得到的P_e基本上都比原方案的小，说明原方案未能充分发挥CCHP满负荷高效运行的经济潜力，余热利用率较低。2)判别式Ⅰ是一个简单的经验公式，对不同负荷特征的项目无法区别判断，对一些民用建筑类项目估算过高，对热(冷)电比较大(约大于4)的项目不适用。3)P_eavg与设计电负荷之比的平均值小于30%。4)判别式Ⅷ适用于不同负荷特征的项目，也适用于发电并网上网模式。5)联合判别式Ⅵ和Ⅶ可得P_e的取值范围，可用于机组选型。6)判别式Ⅵ得到Pe的最小值，可用于判断单台燃气发电机组容量的合理性。7)对于以热定电且并网上网的单个工业企业类项目，热电比大，且用电负荷小，远远无法消纳CCHP所发的电力，因此本文优化模型不适用。该类项目应尽量减少发电机组容量，或者就近发展电力直供。

判别式Ⅰ适用于已知小时负荷而未知年用能量的情况。判别式Ⅷ适用于小时负荷和年用能量均已知的情况。当已知全年逐时负荷时，可得出基本负荷，燃气发电机组容量则按最小的基本冷、热或电负荷配置，使CCHP可以最长时间满负荷高效运行。依据判别式Ⅵ~Ⅷ，结合市场上成熟设备，可以对燃气发电机组的数量进行优化配置，且不宜超过4台，并根据负荷的增长情况分步建设。从而简单快速的实现了对并网型能源微网的优化配置，如图3所示。

图3 并网型能源微网的优化模型

Fig. 3 Optimization model of grid-connected energy microgrid

5 结论

目前，我国不少项目的燃气发电机组配置不合理，难以保证CCHP足够的满负荷高效运行时间，能源效率低，经济效益差，直接导致了项目的失败。特别是在顶层设计阶段，当用户负荷难以准确预测、无法合理确定基本负荷时，再加上对能源微网量体裁衣特性以及CCHP的认知不足，没有正确遵循电能自发自用、余热利用最大化的原则，常常导致了规划方案不合理，建设规模过大，初投资过高，资源不匹配，供需发展不平衡，宝贵天然气得不到高效利用，最终造成了项目实施过程的复杂和困难，而已建成的项目则远远达不到预期的经济效益。

本文总结分析了GCMG量体裁衣的基本特征，根据CCHP的电能自发自用、余热利用最大化的原则，结合多年实践经验，提出了一种简单有效的定性与定量相结合的综合分析方法，构建了GCMG的优化配置模型，建立了CCHP的优化数学模型，从而得出了燃气发电机组的最佳匹配容量范围，所有初始计算参数都相对容易获取，适用于各种负荷场景，对各类能源微网、天然气分布式能源项目均适用，可以合理确定GCMG的总体建设方案，从源头上掌控项目的全生命周期过程，能够最大限度地避免项目失败、提高灵活操作性、降低初投资、高效配置资源和增加经济效益，具有极强的通用性和实用性，对并网型能源微网、天然气多联供项目的规划与实施具有重要的参考价值。

参考文献

[1] 曾鸣, 韩旭, 李冉, 等. 能源互联微网系统供需双侧多能协同优化策略及其求解算法[J]. 电网技术, 2017, 41(2): 409-417.

ZENG Ming, HAN Xu, LI Ran, et al. Multi-energy synergistic optimization strategy of micro energy internet with supply and demand sides considered and its algorithm utilized. Power System Technology, 2017, 41(2): 409-417(in Chinese).

[2] 朱晓军, 张超, 武海斌, 等. 中德生态园能源互联网规划实践研究[J]. 节能, 2015, 10: 9-15.

Zhu Xiaojun, Zhang Chao, Wu Haibin, et al. Energy internet planning study of sino-german ecocity[J]. Energy Conservation, 2015, 10: 9-15(in Chinese).

[3] 胡荣, 马杰, 李振坤, 等. 分布式冷热电联供系统优化配置与适用性分析[J]. 电网技术, 2017, 41(2): 418-425.

HU Rong, MA Jie, LI Zhenkun, et al. Optimal allocation and applicability analysis of distributed combined cooling-heating-power system. Power System Technology, 2017, 41(2): 418-425(in Chinese).

[4] 吴聪, 唐巍, 白牧可, 等. 基于能源路由器的用户侧能源互联网规划[J]. 电力系统自动化, 2017, 41(4): 20-28.

WU Cong, TANG Wei, BAI Muke, et al. Energy router based planning of energy internet at user side[J]. Automation of Electric Power Systems, 2017, 41(4): 20-28(in Chinese).

[5] 赵峰, 张承慧, 孙波, 等. 冷热电联供系统的三级协同整体优化设计方法[J]. 中国电机工程学报, 2015, 35(15): 3785-3793.

ZHAO Feng, ZHANG Chenghui, SUN Bo, et al. Three-stage collaborative global optimization design method of combined cooling heating and power[J]. Proceedings of the CSEE, 2015, 35(15): 3785-3793(in Chinese).

作者：韦尚正，张兵涛，庞冲，任静，臧允秀(东旭蓝天新能源股份有限公司，北京 100036)

韦尚正（1984-），男，壮族，广西贺州人，工程师，华北电力大学（北京）热能工程专业硕士研究生毕业，热能专业工程师，从事智慧能源工作。