典型综合能源系统建模及特性仿真研究

doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2023.06.007

综合智慧能源 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (6): 49-58.doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.06.007

典型综合能源系统建模及特性仿真研究

韩朝兵¹(), 汤冰²(), 尹瑞麟³(), 朱正香⁴(), 薛明华¹(), 祝建飞¹(), 艾春美¹(), 孙立³^,^*()

1.上海明华电力科技有限公司，上海 200090
2.航空工业金城南京机电液压工程研究中心，南京 211106
3.东南大学能源与环境学院，南京 210018
4.上海上电漕泾发电有限公司，上海 201507

收稿日期:2022-10-25 修回日期:2023-03-13 接受日期:2023-04-13 出版日期:2023-06-25 发布日期:2023-06-14
通讯作者: 孙立
作者简介:韩朝兵（1990），男，高级工程师，硕士，从事热力系统仿真建模及综合智慧能源研究与咨询工作，hanchaobing@spic.com.cn；
汤冰（1988），男，工程师，硕士，从事机电系统研发与应用，tangb_123@qq.com；
尹瑞麟（1998），男，从事热工系统及电化学设备的动态机理建模与自动控制设计工作，yin.ruilin@foxmail.com；
朱正香（1991），女，工程师，硕士，从事电厂热能动力及计划统计工作，zhuzhengxiang@spic.com.cn；
薛明华（1983），男，高级工程师，博士，从事火电厂节能减排和状态检测工作，xueminghua@spic.com.cn；
祝建飞（1972），男，正高级工程师，硕士，从事电厂热能动力及自动化控制的研究与应用，zhujianfei@spic.com.cn；
艾春美（1973），女，高级工程师，硕士，从事电厂热工控制工作，aichunmei@spic.com.cn
基金资助:
国家电力投资集团科技研究项目(SH201812)

Research on modeling and characteristic simulation of a typical integrated energy system

HAN Chaobing¹(), TANG Bing²(), YIN Ruilin³(), ZHU Zhengxiang⁴(), XUE Minghua¹(), ZHU Jianfei¹(), AI Chunmei¹(), SUN Li³^,^*()

1. Shanghai Minghua Electric Power Science & Technology Company Limited，Shanghai 200090，China
2. AVIC Jincheng Nanjing Engineering Institute of Aircraft System，Nanjing 211106，China
3. School of Energy and Environment，Southeast University，Nanjing 210018，China
4. Shanghai Shangdian Caojing Power Generation Company Limited，Shanghai 201507，China

Received:2022-10-25 Revised:2023-03-13 Accepted:2023-04-13 Online:2023-06-25 Published:2023-06-14
Contact: SUN Li
Supported by:
Science and Technology Research Project of State Power Investment Group(SH201812)

摘要/Abstract

摘要：

建立了综合能源系统中光伏光热设备、燃料电池和电解槽、吸收式制冷机和空气源热泵、储热罐和储氢罐等的机理模型，并给出了设备能量平衡约束。根据不同设备的效率、启停速度等实际情况，分别对热设备和电设备制定了管理和调度策略。结合3种不同的应用场景，在能量平衡约束下，根据制定的规则，测试了在不同场景中的系统运行情况，即在可再生能源发电充足的情况下，针对负荷侧电量消纳进行分配，展示了系统的储能调度过程；在可再生能源发电不足的情况下，针对源侧的出力方式进行分配，展示系统的供电供热调度过程。最后针对锂电池电量充满或者放尽的情况进行了仿真，阐述了燃料电池和电解水制氢系统对电能大规模供给和大容量消纳的影响。研究成果可为综合能源系统调度管理提供借鉴和参考。

关键词: 综合能源系统, 建模, 特性仿真, 调度管理策略, 典型场景, 燃料电池, 电解槽, 空气源热泵, 储能, 可再生能源

Abstract:

The mechanism models of the photovoltaic and photothermal equipment，fuel cells and electrolytic cells，absorption refrigerator and air source heat pump，heat storage tank and hydrogen storage tank in an integrated energy system are established，and the constraints of energy balance in different equipment are given. According to the equipment actual conditions such as its efficiency and start-up/shutdown speed， different management and scheduling strategies are formulated， respectively. Under the constraints of energy balance， the system was tested in three different scenarios in comply with the proposed strategies. The three operation scenarios are distributing the renewable energy on load side to the energy storage system when it is excessive， and scheduling the heat and power supply mode on source side when renewable energy generation is insufficient. A simulation was carried out on the fully charged or discharged lithium batteries，and large-scale power supply and large-capacity power consumption made by fuel cells and water electrolysis were expounded. The research results can provide reference for dispatching management of integrated energy systems.

Key words: integrated energy system, modeling, characteristic simulation, dispatching management strategy, typical scenario, fuel cell, electrolyzer, air source heat pump, energy storage, renewable energy

中图分类号:

TK01

韩朝兵, 汤冰, 尹瑞麟, 朱正香, 薛明华, 祝建飞, 艾春美, 孙立. 典型综合能源系统建模及特性仿真研究[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(6): 49-58.

HAN Chaobing, TANG Bing, YIN Ruilin, ZHU Zhengxiang, XUE Minghua, ZHU Jianfei, AI Chunmei, SUN Li. Research on modeling and characteristic simulation of a typical integrated energy system[J]. Integrated Intelligent Energy, 2023, 45(6): 49-58.

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参考文献 18

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