基于两级策略的双源分布式供能系统运行优化研究

doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.01.008

摘要/Abstract

摘要：

现有的分布式供能经济性优化策略并没有很好地协调经济收益和设备运行稳定性之间的关系,基于此问题提出了一种基于两级运行优化策略的新型分布式供能系统,结合用户侧历史运行数据,预测得到各时段的负荷平均值后先进行第1级总量优化,保证优化方案处于收益较高的水平,再将该平均值作为负荷变化基准值进行第2级微增优化,保证各个时段之间设备根据负荷变动所进行调整的过程相对稳定。运行日将系统优先布置成第1级的总量优化方案,在此基础上根据负荷基准值与逐时负荷的差值进行微增调度;同时,经济累加可得到典型日全天的系统总收益,应用Ebsilon工程软件进行系统的模拟仿真,将该两级优化策略与总量优化、微增优化策略的操作可行性和系统经济性进行比较研究,通过计算对比得出不同策略下各个时间段内分布式供能系统总收益及相应的设备调度最优方案。结果表明,该两级优化策略对系统经济性和运行稳定性提供有价值的参考。

关键词: 分布式供能系统, 模拟仿真, 设备调度, 运行优化, 经济性, 多能耦合, 冷、热、电三联供

Abstract:

The existing economic optimization strategy for distributed energy supply systems does not well balance the economic benefits and equipment operation stability.Accordingly,the operation optimization for dual-source distributed energy supply systems taking two-level strategy is proposed.Based on user-side operational data,average load of each period is predicted and the first level total load optimization is carried out.Then,to ensure the profitability of the optimization scheme,the second level incremental optimization is made by taking the average load as the benchmark of load variation,keeping the scheduling process of equipment adjusting with the load that varies between different periods relatively stable.During daily operation times,the system prefers the first level total load optimization scheme.And on this basis,the incremental optimization scheme will be carried out according to the difference between the reference value and hourly value of load.The total revenue of a typical day is obtained by revenue accumulation.The operation feasibility and system economy of the total load optimization,the incremental optimization and the two-level strategy are compared based on the simulation results carried out by Ebsilon engineering software.The results show that the two-level strategy is of reference value on optimizing system economy and operation stability.

Key words: distributed energy supply system, simulation, equipment scheduling, operation optimization, economy, coupling of multiple energy, CCHP

中图分类号:

TK01

姚哲豪, 郑莆燕, 袁言周. 基于两级策略的双源分布式供能系统运行优化研究[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(1): 56-62.

YAO Zhehao, ZHENG Puyan, YUAN Yanzhou. Operation optimization of dual-source distributed energy supply systems based on two-level strategy[J]. Integrated Intelligent Energy, 2022, 44(1): 56-62.

图/表 8

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参考文献 17

[1]	姜鑫民, 田磊, 刘琪, 等. 我国非常规天然气发展战略研究[J]. 中国能源, 2017, 39(6):8-11,7.
	JIANG Xinmin, TIAN Lei, LIU Qi, et al. Study on the development strategy of unconventional natural gas in China[J]. China Energy, 2017, 39(6):8-11,7.
[2]	张晓晖, 陈钟颀. 热电冷联产系统的能耗特性[J]. 中国电机工程学报, 2007, 27(5):93-98.
	ZHANG Xiaohui, CHEN Zhongxin. Energy consumption performance of combined heat cooling and power system[J]. Proceedings of the CSEE, 2007, 27(5):93-98.
[3]	金红光, 隋军, 徐聪, 等. 多能源互补的分布式冷热电联产系统理论与方法研究[J]. 中国电机工程学报, 2016, 36(12):3150-3160.
	JIN Hongguang, SUI Jun, XU Cong, et al. Research on theory and method of multi energy complementary distributed CCHP system[J]. Proceedings of the CSEE, 2016, 36(12):3150-3160
[4]	徐静静, 张珍, 杨竹, 等. 天然气分布式能源在某机场项目中的设计应用[J]. 华电技术, 2016, 38(3):71-73,76,80.
	XU Jingjing, ZHANG Zhen, YANG Zhu, et al. Design and application of natural gas distributed energy in an airport project[J]. Huadian Technology, 2016, 36(12):3150-3160
[5]	刘浩. 多能互补与余热梯级利用的冷热电联产系统集成[D]. 北京:中国科学院研究生院（工程热物理研究所）, 2015.
[6]	谷永刚, 王琨, 张波. 分布式发电技术及其应用现状[J]. 电网与清洁能源, 2010, 26(6):38-43.
	GU Yonggang, WANG Kun, ZHANG Bo. Distributed generation technology and its application status[J]. Power Grid and Clean Energy, 2010, 26(6):38-43
[7]	卢胤龙, 韩明新, 任洪波, 等. 多能互补分布式能源系统优化设计研进展[J]. 上海电力学院学报, 2018, 34(3):229-235.
	LU Yinlong, HAN Mingxin, REN Hongbo, et al. Research progress on optimal design of multi energy complementary distributed energy system[J]. Journal of Shanghai Electric Power University, 2018, 34(3):229-235
[8]	崔琼, 黄磊, 舒杰, 等. 多能互补分布式能源系统容量配置和优化运行研究现状[J]. 新能源进展, 2019, 7(3):263-270.
	CUI Qiong, HUANG Lei, SHU Jie, et al. Research status of capacity allocation and optimal operation of multi energy complementary distributed energy system[J]. New Energy Progress, 2019, 7(3):263-270
[9]	孔丽丽. 多能互补分布式能源系统优化分析[J]. 低碳世界, 2019, 9(12):90-91.
	KONG Lili. Optimization analysis of multi energy complementary distributed energy system[J]. Low Carbon World, 2019, 9(12):90-91
[10]	杨向劲, 由世俊, 刘晶. 单纯供热负荷下热电联产与分产的能耗比较[J]. 煤气与热力, 2003(2):76-79.
	YANG Xiangjin, YOU Shijun, LIU Jing. Comparison of energy consumption of cogeneration and separate generation under simple heating load[J]. Gas and Heat, 2003(2):76-79.
[11]	吴强, 袁言周, 范方. 内燃机分布式供能企业经济运行研究[J]. 上海电力大学学报, 2020, 36(3):307-311.
	WU Qiang, YUAN Yanzhou, FAN Fang. Research on economic operation of internal combustion engine distributed energy supply enterprises[J]. Journal of Shanghai Electric Power University, 2020, 36(3):307-311
[12]	陈云, 汤放奇, 刘阳升, 等. 分布式冷热电多联供系统的经济运行[J]. 电力科学与技术学报, 2013, 28(1):56-62.
	CHEN Yun, TANG Fangqi, LIU Yangsheng, et al. Economic operation of distributed CCHP system[J]. Journal of Electric Power Science and Technology, 2013, 28(1):56-62
[13]	丁明, 包敏, 吴红斌. 分布式供能系统的经济调度[J]. 电力科学与技术学报, 2008(1):13-17.
	DING Ming, BAO min, WU Hongbin. Economic dispatch of distributed energy supply system[J]. Journal of Electric Power Science and Technology, 2008(1):13-17.
[14]	胡慧忠. 区域分布式能源系统的运行优化研究[J]. 上海节能, 2019(3):178-184.
	HU Huizhong. Research on operation optimization of regional distributed energy system[J]. Shanghai Energy Conservation, 2019(3):178-184.
[15]	崔亚. 分布式能源系统综合评估和优化配置模型[J]. 煤矿机械, 2018, 39(2):142-145.
	CUI Ya. Comprehensive evaluation and optimal allocation model of distributed energy syst[J]. Coal Mining Machinery, 2018, 39(2):142-145.
[16]	钱国明, 丁泉, 黄超, 等. 基于价值链视角的发电企业参与综合能源服务策略[J]. 华电技术, 2021, 43(4):28-33.
	QIAN Guoming, DING Quan, HUANG Chao, et al. Integrated energy service strategy with participation of power generation enterprises from the perspective of value chain[J]. Huadian Technology, 2021, 43(4):28-33.
[17]	孙思宇, 于成琪, 孙涛, 等. 冷热电三联供分布式能源系统研究进展[J]. 华电技术, 2019, 41(11):26-31,56.
	SUN Siyu, YU Chengqi, SUN Tao, et al. Advance in study on CCHP distributed energy system[J]. Huadian Technology, 2019, 41(11):26-31,56.

项目	联产设备		分产设备
项目	溴化锂机组	内燃机	电制冷机	燃气热水锅炉
台套数	5	5	6	2
额定发电功率/kW	—	4 401	—	—
额定制冷量/kW	3 490	—	6 330	—
额定制热量/kW	4 004	—	—	8 400
循环效率	1.00/0.98	0.46	5.35	0.95

种类	单位	价格
天然气价	元/m³	3.05
上网电价	元/(kW·h)	0.77
冷价	元/GJ	133.67
热价	元/GJ	157.93

时段	实际运行方案	总量优化方案	微增优化方案	两级优化方案
09:00—11:00	1A（1）+6B（33%）	4B（60%）	1A（1）+6B（33%）（起始点）	3B（73%）+B（42%）
11:00—13:00	1A（1）+6B（36%）	4B（65%）	1A（1）+1A（40%）+6B（33%）	3B（73%）+B（64%）
13:00—15:00	2A（1）+6B（37%）	5B（63%）	2A（1）+1A（40%）+6B（36%）	4B（73%）+B（47%）
15:00—17:00	2A（1）+6B（38%）	5B（66%）	2A（1）+1A（40%）+6B（37%）	4B（73%）+B（60%）
17:00—19:00	1A（1）+4B（42%）	3B（67%）	5B（38%）	3B（73%）
19:00—21:00	1A（1）+4B（37%）	3B（64%）	4B（32%）	2B（75%）+B（66%）
21:00—23:00	1A（1）+4B（38%）	3B（65%）	1A（1）+4B（37%）	2B（75%）+B（67.5%）
23:00—01:00	1A（1）+4B（42%）	3B（67%）	1A（1）+4B（37%）+B（15%）	3B（75%）+B（15%）
01:00—03:00	1A（1）+4B（42%）	3B（67%）	1A（1）+4B（42%）	3B（75%）+B（15%）
03:00—05:00	1A（1）+4B（41%）	3B（66%）	1A（1）+4B（42%）	2B（75%）+B（74%）
05:00—07:00	1A（1）+4B（41%）	3B（66%）	1A（1）+4B（42%）	2B（75%）+B（73%）
07:00—09:00	1A（1）+4B（43%）	3B（68%）	1A（1）+4B（41%）+B（20%）	3B（75%）+B（15%）