关键词： 冷热电混合能源系统   设备建模   以电定热   以热定电   日前经济优化调度   多目标优化   实时调度   能量优化管理  

摘要： 在国家推动能源生产和消费革命、加大节能减排力度和防治雾霾的新形势下,提升能源利用效率,减少污染物排放已经成为政府、企业与民众的共识。微型能源网包含冷、热、电和气四种能源形式,利用物联网技术和信息技术对区域内的所有供能及储能设备统一整合并实施调度,以达到对区域冷热电负荷进行优化供能,提升能源利用效率的效果。冷热电混合能源系统作为微型能源网的典型代表,以其高效的能源利用效率,灵活可靠的能源供应模式成为了实现能源生产和消费转型、提升能源综合利用效率和解决能源环境问题的重要手段。本文以冷热电混合能源系统为研究对象,将热、冷能源和电能结合起来,打破传统区域电网仅仅局限于电力系统的优化过程,将冷热资源融入优化过程中,实现整个区域的能源高效利用。本文首先对区域内冷热能源的用能特点进行研究,总结冷热能源的用能特征,与此同时建立冷热电混合能源系统中多种供能设备及储能设备的数学模型,以此为基础进行冷热电混合能源系统的日前经济优化调度。然后,针对多种运行目标要求,进行冷热电混合能源系统的多目标运行优化,提出了区域内冷热电混合能源联合多目标优化运行方案。最后,基于冷热电混合能源系统实时运行要求,考虑能源供需预测可能出现的偏差,提出冷热电混合能源实时优化调度方案。本文具体开展的工作如下:(1)以天津中新生态城内动漫园区域为参照,在该区域供能结构的基础上进行拓展,搭建了微型能源网的供能框架;对微型能源网的供能结构和微型能源网内主要的供能及储能设备组成进行了研究;分析了微型能源网中燃气轮机三联供系统的发电功率、余热利用效率随着负载率的变化规律,对微型燃气轮机、余热锅炉、吸收式制冷机组建立了相应的供能数学模型;分析了微型能源网中辅助供能设备的静态输出特性,分别对电冷水机组、蓄能装置、户用空调系统、电储热锅炉、燃气锅炉和光伏发电系统建立了相应的供能及储能数学模型。(2)以天津中新生态城中某楼宇型混合能源系统为例,建立了楼宇型冷热电混合能源系统的集中式供能结构;进而给出了系统的运行场景和运行约束条件;随后分别从调度方式的典型应用场景、执行过程、调度方法对系统中能源设备的配置影响及利用情况和调度方法的经济性这几个方面对“以电定热”和“以热定电”这两种调度方式进行了研究。(3)提出基于集中互连能源交换网络的冷热电混合能源系统供用能架构,将架构内的冷热电负荷细分为纯电负荷,热水负荷,空间热负荷,冷冻制冷负荷和空间冷负荷;围绕该架构建立了冷热电混合能源系统日前经济优化调度模型,模型以冷热电混合能源系统日运行费用最低为目标函数,约束条件包括功率平衡约束、设备容量约束和设备运行约束;采用基于Hessian矩阵迭代的内点法对模型进行了求解。通过调度冷热电混合能源系统内各供能设备的运行方式和出力,可以显著降低系统的日运行费用,从而实现冷热电混合能源系统的日前经济优化运行。(4)考虑冷热电混合能源系统优化运行在降低系统运行费用以及控制污染物排放方面的重要意义,在冷热电混合能源系统日前经济优化调度的基础上结合考虑冷热电混合能源系统的环保性目标,建立多目标下的冷热电混合能源系统优化运行模型;根据模型特点提出了基于改进NSGA-Ⅱ的多目标分层递进并行算法,算法在非支配层排序算法和改变收敛判定条件引入目标达到法进行加速收敛方面进行了改进,并根据算法特点引入了并行计算技术,在兼顾算法搜索解的多样性的前提下加快了算法的收敛速度;对多目标下的冷热电混合能源联合优化运行应用场景进行分析,对面向多目标的冷热电混合能源系统联合优化典型日运行情况进行了求解,并对求解得出的帕列托解集作出了解释;将本文所提算法同传统加权算法和NSGA-Ⅱ算法在解的多样性和求解耗时方面进行了比较,证实了本文所提算法在在搜寻解的多样性、迭代时间、收敛性等多方面均具有较好的效果;在实际工程应用中,可以根据用户不同需求选择最优运行方案,实现冷热电混合能源系统的多目标联合优化运行。(5)分析并借鉴了传统电力系统和微电网的实时优化调度方案,结合冷热电混合能源系统的特点对调度方法进行改造,提出了冷热电混合能源系统实时运行修正模型;实时修正模型对日前制定的冷热电混合能源系统运行方案作出实时修正以抵消预测误差的影响,以保障冷热电混合能源系统能够安全、稳定、可靠和经济运行;在此基础上提出了冷热电混合能源系统实时运行滚动优化模型,以更新各类供能设备下一时刻的计划运行点;通过执行实时运行修正模型和实时运行滚动优化模型的调度结果,系统能够在兼顾日前调度计划的情况下实现能源的实时供需平衡,完成冷热电混合能源系统的实时优化运行与调度的目标,实现冷热电混合能源系统的实时能量优化管理。

关键词： 区域能源站   联合运行   优化调度策略   经济运行  

摘要： 与传统的供暖和空调系统相比,区域能源系统具有能源使用效率高、环境效应好等优点,通过合理的调度策略可以实现建筑供热与制冷的统一规划和统一管理,为规模化效应的节能技术及天然能源、可再生能源等的利用提供了平台,其应用和研究也越来越受到人们的重视。本文针对既有的多源区域供能系统,以中新生态城动漫园2号能源站为工程实例,以经济性为目标,兼顾一次能源使用率,提出基于负荷预测与系统实际运行效能模型的区域能源站联合运行调度策略,同时也为新建能源站的设计提供借鉴。具体研究内容为:结合当地能源价格体系,对能源站各单体能源设备在各负荷工况下的运行性能与经济体系进行转换,建立能源站各能源转化子系统的运行费用模型;得到子系统调度的优先次序原则:三联供系统经济性最好应首先使用,蓄能系统其次,土壤源地源热泵经济性略优于电制冷系统,供冷能力不足时再开启电制冷调峰。基于负荷预测模型,进行区域能源系统联合运行过程中能源供应与负荷需求的匹配研究,以全日运行费用最低为目标因子,建立区域能源站联合运行调度优化模型,得出生态城动漫园2号能源站在设计负荷趋势和实际运行负荷趋势两种工况下的优化调度运行模式。在设计负荷趋势下,优化的调度模式较现有调度模式节费效果明显,考虑开启三联供系统时,在75%、60%、45%和30%负荷率下的节费率分别为2.3%,27%,42%和53%,不考虑开启三联供系统时,75%、60%、45%和30%负荷率下的节费率分别为2.3%,9%,13%和17%,总体呈现开启三联供系统比不开启时经济性更佳,且负荷率越低节费率越高的趋势。在实际运行负荷趋势下,与现有调度模式相比,优化后的运行呈现同样效果,考虑开启三联供系统时,75%、60%、45%和30%负荷率下的节费率分别达到24%,32%,49%和61%,不考虑开启三联供系统时,75%、60%、45%和30%负荷率下的节费率分别达到6%,9%,23.5%和31%,呈现开启三联供系统比不开启时经济性更佳,负荷率越低,节费率越高的趋势。

关键词： 绿色能源   联合优化   运行技术  

摘要： 伴随着全球能源危机的日趋严峻,新能源的开发已经成为了全球的共识。例如太阳能、风能、潮汐能等等,上述绿色能源不仅拥有可再生性能,还不会对环境产生污染和破坏。目前在电网中已经有越来越多的绿色能源被投入使用,然而由于绿色能源自身的不稳定性,使得在进行并网的过程中还存在一定的问题。因此切实提高绿色能源的利用效率,实现绿色能源的联合优化十分必要。

关键词： 风能   太阳能   装机容量   打捆外送   联合运行  

摘要： 基于对甘肃酒泉能源基地风能、太阳能的调查，综合评定该区域风能资源较为丰富，太阳能资源属“资源很丰富”，风能和太阳能资源具有一定规模的开发前景。本次风、光、火打捆外送中，风电装机容量考虑酒泉风电基地二期第二批500万kW为基础，加上规划但未开发的马鬃山镇100万kW、敦煌北湖200万kW、玉门红柳泉100万kW、瓜州西湖100万kW，共计1000万kW风电，结合已建风电装机组合不同送出方案。论文取得的主要研究成果如下：　　(1)风能、太阳能资源情况。酒泉地区风能资源丰富，技术可开发规模约4000万kW，地势开阔，地形平坦，具备建设大型风电基地的条件。嘉酒地区太阳能资源丰富，具有建设较大规模光电的条件。　　(2)“风、光、火、水”打捆外送规模。综合考虑火电机组及外送通道输送容量目标等多种影响因素，通过计算统计系统频率越限情况、系统弃风率、火电利用小时数和特高压直流输电的经济性等，推荐采用风电700万kW，光电280万kW，火电600万kW的容量配比方案。　　(3)风电、光电规划布局。风电新建500万kW项目为酒泉风电基地二期二批500万千瓦项目，布局在风能资源丰富的酒泉市所辖瓜州县、肃北县、玉门市建设，其中瓜州县320万千瓦、肃北县100万千瓦、玉门市80万千瓦。光电新建150万kW项目布局以酒泉市为重点，围绕省上已规划确定的敦煌、肃州、金塔和嘉峪关等4个百万基地并辐射周边县区进行建设。具体布局为：敦煌区域拟新建65万千瓦，肃州区域拟新建40万千瓦，金塔区域拟新建30万千瓦，嘉峪关区域拟新建15万千瓦。　　(4)外电输送方案中，酒泉．湖南输电方案送端能满足风光火打捆送出的潮流及稳定要求，受端湖南电网具有消纳的空间，而且特高压输电通道年利用小时均在6000h左右，具有较好的经济性。

关键词： 电动汽车   储能优化   风光互补   配电网规划  

摘要： 智能电网的本质是能源替代、兼容利用和互动经济,它是配电网技术、网络技术、通讯技术、传感器技术、电力电子技术、储能技术的综合,与传统电网相比具有不可比拟的优势。基于我国国情提出的坚强智能电网的建设谋求首先解决水电、煤电及风电等可再生能源大容量、远距离输送问题。作为智能电网建设的一部分,风光互补储能系统以及电动汽车的分布储能功能不仅在实现能源战略、清洁环保上起到关键性作用,而且为实现风电、光伏发电、储能系统和输电网络的友好互动和智能化调度以及对破解我国风电与光伏发电并网运行技术这一难题具有重要意义。同时,新能源发电作为分布式发电接入电网问题也越来越受到关注,计及可入网电动汽车的分布式电源的配电网规划技术也成为研究的热点。 本文从提高可再生能源应用的稳定性和经济性、充分发挥电动汽车减排效益和分布储能等方面出发,通过建模仿真和优化计算研究大规模可再生能源的最优储能技术、风光储最优容量配置、计及可入网电动汽车的分布式能源在配电网中的规划等问题。 首先通过建模仿真分析了电动汽车在不同的充电模式下充电对电网的影响,并深入探讨减少这些负面影响的控制策略,在此分析的基础上,分析了电动汽车作为分布储能单元的优势,并对V2G接入电网的条件及未来需要研究的问题进行了探讨。 其次以风能和太阳能为例,分析可再生能源的特点及其产生的电能接入电网产生的影响,提出储能的重要性。本文从经济性角度考虑,提出利用傅里叶仿真算法和正弦曲线拟合算法计算风电场、光伏电场的最小储能容量,实现以最经济的方式平滑风、光电场出力,使可再生能源具有可调度性和可控制性。然后基于本文提出的储能优化技术建立风光储最优容量配置模型：分析地区全年已有的风力机组实时功率输出和光伏电池组的实时功率输出,以最小化风光储初始投资成本和充分发挥电动汽车分布储能功能为目标计算最优容量配比。 最后建立了计及可入网电动汽车的分布式电源的配电网规划模型,模型综合考虑了分布式电源的投资成本、环境效益以及电网的网络损耗,为电网规划提供理论参考。采用NSGA-Ⅱ对算例进行求解分析,结果表明,分布式电源的合理接入可以有效降低网络损耗,带来环境效益。

关键词： 新能源   可再生能源   规划   水电   核电   中国经济  

摘要： 刚刚闭幕的十七届五中全会审议通过关于制定“十二五”规划的建议，拉开了中国经济全面转型的序幕。新能源即将迎来最美好时光。

关键词： 美国核管会   核电机组   许可证   运行   能源公司   宾夕法尼亚州   PPL公司   电厂建设  

摘要： UniStar核能公司（UNE）与PPL公司于2007年12月19日达成一项关于新核电机组许可证申请的协议。根据该协议，双方将共同准备并向美国核管会（NRC）提交一份建设和运行联合许可证（COL）申请，要求在宾夕法尼亚州贝里克郡萨斯奎汉纳（Susquehanna）核电厂建设并运行1台基于阿海珐集团（Areva）的美国渐进型压水堆（US-EPR）技术的新机组。

关键词： 美国能源部   核能工业   核电厂   沸水堆   压水堆  

摘要： [英国2004年6月刊报道]美国能源部(DOE)表示,它将与一个由田纳西流域管理局(TVA)牵头的企业集团合作开展有关核电厂建造和运行联合许可证(COL)审批程序的研究.