冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)系統(tǒng)多目標(biāo)日前優(yōu)化調(diào)度

羅　平，韓露杰，孫作瀟，呂　強(qiáng)，陳巧勇

(1.杭州電子科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司杭州供電公司，浙江 杭州 310009)

0　引言

微電網(wǎng)系統(tǒng)可通過(guò)優(yōu)化控制其可控發(fā)電單元和儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行成本或污染物排放量最小的優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)，故近年來(lái)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注[1-3]。冷熱電聯(lián)供(combined cooling heating and power，CCHP)型微電網(wǎng)相比于普通微電網(wǎng)，具有運(yùn)行模式多樣、能源利用率高、控制靈活、供電可靠性高以及環(huán)境污染小等特點(diǎn)，受到各國(guó)的廣泛重視，已經(jīng)成為第二代能源技術(shù)的重點(diǎn)研究對(duì)象[4-6]。但由于冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)內(nèi)部的能源結(jié)構(gòu)和設(shè)備之間的耦合關(guān)系復(fù)雜，特別是冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的熱電耦合現(xiàn)象，使得優(yōu)化調(diào)度方案的確定變得非常困難。而采用 “以熱定電”或“以電定熱”的運(yùn)行方式，在一定程度上起到了熱電解耦的作用，但不利于實(shí)現(xiàn)熱電負(fù)荷的統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度[6]。

目前，針對(duì)CCHP型微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，研究者們已取得了一定的研究成果[6-11]。

①文獻(xiàn)[6]以包含風(fēng)機(jī)、光伏、熱電聯(lián)供系統(tǒng)、電鍋爐、燃料電池和儲(chǔ)能系統(tǒng)的并網(wǎng)型微電網(wǎng)為例，求得調(diào)度周期內(nèi)各微電源的最佳出力及系統(tǒng)運(yùn)行成本。

②文獻(xiàn)[7]提出了基于母線式結(jié)構(gòu)的CCHP型微電網(wǎng)優(yōu)化模型，對(duì)系統(tǒng)中的各設(shè)備進(jìn)行了獨(dú)立建模，并采用0-1混合整數(shù)線性規(guī)劃算法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了日前經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度。

③文獻(xiàn)[8]將微型能源網(wǎng)中的能源分為冷、熱、電和氣四種形式，提出了基于集中互聯(lián)能源交換網(wǎng)絡(luò)的CCHP型微能源網(wǎng)供能構(gòu)架，并采用Hessian矩陣迭代的內(nèi)點(diǎn)法對(duì)采用該構(gòu)架建立的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化模型進(jìn)行了求解。

④文獻(xiàn)[9]以經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的綜合成本為目標(biāo)函數(shù)，建立了CCHP微網(wǎng)系統(tǒng)的環(huán)保經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型，并采用混沌粒子群優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化求解。該研究結(jié)果表明，蓄熱蓄冷裝置調(diào)整了燃?xì)廨啓C(jī)的出力，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

⑤文獻(xiàn)[10]計(jì)及光伏和熱電負(fù)荷的隨機(jī)性，綜合考慮運(yùn)行費(fèi)用和污染氣體排放量，建立了多目標(biāo)機(jī)會(huì)規(guī)劃模型，并采用隨機(jī)模擬技術(shù)和Pareto最優(yōu)解集進(jìn)行了求解。

⑥文獻(xiàn)[11]考慮了風(fēng)電的隨機(jī)性，在目前的電力市場(chǎng)環(huán)境下，利用場(chǎng)景產(chǎn)生和消除方法進(jìn)行了微電網(wǎng)的熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)化調(diào)度。

但以上文獻(xiàn)在建立優(yōu)化目標(biāo)時(shí)，大多直接選定單個(gè)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解，缺少對(duì)其他相關(guān)因素的考慮；或者是通過(guò)加權(quán)或者模糊化的方法，將多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解，導(dǎo)致調(diào)度方案適用范圍有限、調(diào)度計(jì)劃缺乏靈活性。

本文以某一居民小區(qū)日常能源供應(yīng)為例，建立了以系統(tǒng)運(yùn)行成本和環(huán)境治理成本最小為優(yōu)化目標(biāo)的CCHP型微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型。為了提高算法的求解速度和Pareto前沿分布的均勻性和多樣性，采用基于優(yōu)秀粒子引導(dǎo)的改進(jìn)粒子群算法對(duì)該模型進(jìn)行優(yōu)化求解，給出了夏季典型日優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題的Pareto前沿。分析了某夏季典型日的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方案，并與“以熱定電”和“以電定熱”的運(yùn)行方式的調(diào)度結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。

1　CCHP型微電網(wǎng)系統(tǒng)模型

本文研究的CCHP型微電網(wǎng)系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、空調(diào)以及儲(chǔ)能系統(tǒng)組成。風(fēng)力和光伏發(fā)電系統(tǒng)均采用最大功率跟蹤模式發(fā)電，以最大限度地利用可再生能源[9]。微型燃?xì)廨啓C(jī)在發(fā)電的同時(shí)，將產(chǎn)生的煙氣余熱等低品質(zhì)熱能用于驅(qū)動(dòng)溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組制冷/熱能。儲(chǔ)能系統(tǒng)包括蓄電池和蓄熱/冷槽?？照{(diào)通過(guò)調(diào)節(jié)蓄熱/冷槽、溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組出力與冷/熱負(fù)荷三者之間的功率平衡，達(dá)到既可作為電負(fù)荷，又可作為冷/熱源參與冷/熱負(fù)荷調(diào)度的目的。CCHP型微電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　CCHP型微電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)圖

1.1　燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)模型

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)電的同時(shí)，將回流換熱器排出的高溫?zé)煔庥酂嵊糜隍?qū)動(dòng)溴化鋰吸收式制冷機(jī)產(chǎn)生冷/熱能，能源綜合利用率可達(dá)80%以上。該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型[12]如下：

(1)

Qgt-co=QGT×COPco

(2)

Qgt-he=QGT×COPhe

(3)

式中：Pe和ηe分別為燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率和發(fā)電效率；QGT為燃?xì)廨啓C(jī)高溫尾氣的煙氣余熱量；ηL為燃?xì)廨啓C(jī)的散熱損失系數(shù)；Qgt-he、Qgt-co和COPhe、COPco分別為燃?xì)廨啓C(jī)高溫尾氣余熱提供的制熱/冷量與溴冷機(jī)的制熱/冷系數(shù)。

1.2　儲(chǔ)能系統(tǒng)模型

儲(chǔ)能系統(tǒng)包括電儲(chǔ)能系統(tǒng)與熱/冷儲(chǔ)能系統(tǒng)。其中，電儲(chǔ)能系統(tǒng)選取蓄電池作為儲(chǔ)能設(shè)備。其儲(chǔ)能容量與蓄電池充放電功率應(yīng)滿足[11]：

EES(t)=(1-τ)EES(t-1)+

(4)

式中：EES(t)為t時(shí)刻蓄電池的儲(chǔ)能容量；τ為蓄電池的自放電率；PES_ch(t)、PES_dis(t)和ηsch、ηsdis分別為蓄電池在t時(shí)刻的充/放電功率和充/放電效率。

對(duì)于熱/冷儲(chǔ)能系統(tǒng)，采用蓄熱/冷槽進(jìn)行蓄熱/冷。該系統(tǒng)夏天可蓄冷、冬天可蓄熱。其所儲(chǔ)能量的計(jì)算式為[13]：

R=ρVCPεαΔT

(5)

式中：R和V分別為蓄熱/冷槽中的可用能量和可用水的體積；ρ為水的密度；CP為水的比熱容；α為蓄熱/冷槽容積的利用率；ε為蓄熱/冷槽的完善度；ΔT為蓄熱/冷槽進(jìn)水溫差。

蓄熱/冷槽的動(dòng)態(tài)模型[14]可表示為：

HHS(t)=(1-μ)HHS(t-1)+

(6)

式中：HHS(t)為t時(shí)刻蓄熱/冷槽的熱儲(chǔ)能容量；μ為蓄熱/冷槽的散熱損失率；QHS_ch、QHS_dis和ηhch、ηhdis分別為蓄熱/冷槽在t時(shí)刻的蓄熱/冷功率及蓄熱/冷效率。

1.3　空調(diào)模型

空調(diào)將電能轉(zhuǎn)換成冷能或熱能，每小時(shí)消耗的電能與產(chǎn)生的熱/冷能的關(guān)系可表示為：

Qec-co=PE×COPec-co

(7)

Qec-he=PE×COPec-he

(8)

式中：Qec-co、Qec-he分別為空調(diào)的制冷量與制熱量；PE為空調(diào)的輸入電功率；COPec-co、COPec-he分別為空調(diào)制冷和制熱能效比。根據(jù)不同的能效標(biāo)準(zhǔn)，空調(diào)的制冷/熱能效比的取值范圍為2.3～3.6。

2　多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型

選取24 h內(nèi)，蓄電池、蓄熱/冷槽和微型燃?xì)廨啓C(jī)在每小時(shí)內(nèi)的出力，為CCHP型微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題的優(yōu)化變量。在滿足各單元物理約束和系統(tǒng)運(yùn)行約束的條件下，通過(guò)合理安排可控微源和儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力，使系統(tǒng)的運(yùn)行成本和環(huán)境治理成本最低。

2.1　目標(biāo)函數(shù)

目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)總的運(yùn)行成本f1(X)和系統(tǒng)污染物排放治理費(fèi)用即環(huán)境成本f2(X)。

f1(X)=JE(X)+JO(X)+JF(X)+JB(X)

(9)

(10)

式中：JE(X)為微電網(wǎng)系統(tǒng)與大電網(wǎng)的電能交互成本；JO(X)為設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)成本；JF(X)為燃?xì)廨啓C(jī)的燃料成本；JB(X)為蓄電池和蓄冷槽的折舊成本；n為污染物的種類；Vi為第i項(xiàng)污染物的排放治理費(fèi)用；Qi(X)為第i項(xiàng)污染物的排放量。

因此，CCHP型微電網(wǎng)的目標(biāo)函數(shù)可表示為：

F(X)=min{[f1(X),f2(X)]T}

(11)

2.2　約束條件

2.2.1設(shè)備物理約束

設(shè)備物理約束通常是由于設(shè)備運(yùn)行的物理極限所致，需強(qiáng)制滿足，否則會(huì)對(duì)設(shè)備本身甚至整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)造成永久性損害。

①蓄電池。

蓄電池首先應(yīng)該滿足充放電功率約束，即：

-PES_ch_max≤PES≤PES_dis_max

(12)

式中：PES_ch_max和PES_dis_max分別為最大允許的充、放電功率；PES為蓄電池功率。

通過(guò)等價(jià)轉(zhuǎn)換，式(12)的約束可轉(zhuǎn)換成兩相鄰時(shí)刻蓄電池荷電狀態(tài)(stage of charge,SOC)值應(yīng)滿足的約束[15]。

SOCi+1-SOCi>δ

(13)

式中：SOCi和SOCi+1分別為兩相鄰時(shí)刻的蓄電池SOC值。在不同運(yùn)行狀態(tài)下(充電或放電狀態(tài))，δ值不同。

②燃?xì)廨啓C(jī)。

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電功率Pgen(t)應(yīng)當(dāng)滿足功率的上、下限：

Pgen-min≤Pgen(t)≤Pgen-max

(14)

式中：Pgen-min為發(fā)電機(jī)的最小啟動(dòng)功率；Pgen-max為最大發(fā)電功率，一般取額定功率值。

此外，燃?xì)廨啓C(jī)還應(yīng)滿足爬坡率的約束：

(15)

式中：Pup、Pdown分別為發(fā)電機(jī)爬坡率的上、下限。

2.2.2系統(tǒng)運(yùn)行約束

①功率和能量平衡約束。

系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足功率平衡。

Pload(t)=Pgen(t)+PES(t)+PPV(t)+PWT(t)

(16)

式中：Pload(t)、PPV(t)、PWT(t)分別為負(fù)荷預(yù)測(cè)功率、光伏和風(fēng)力預(yù)測(cè)發(fā)電功率；PES(t)為蓄電池充放電功率。

同時(shí)，系統(tǒng)還需滿足系統(tǒng)冷/熱能平衡：

(17)

式中：Qload(t)、Qair(t)分別為熱/冷負(fù)荷、空調(diào)制熱/冷量；Qhs為蓄熱/冷槽釋放的熱/冷量。

②儲(chǔ)能設(shè)備狀態(tài)初始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻相同。

由于CCHP型微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度呈現(xiàn)周期性，因此，儲(chǔ)能設(shè)備蓄電池和蓄熱/冷槽的能量在調(diào)度周期內(nèi)的初始和結(jié)束時(shí)刻應(yīng)保持一致，即應(yīng)滿足如下表達(dá)式。

SOCsES=SOCeES

(18)

SOCshs=SOCehs

(19)

式中：SOCsES、SOCeES和SOCshs、SOCehs分別為調(diào)度周期內(nèi)初始時(shí)刻和終止時(shí)刻蓄電池的荷電狀態(tài)以及蓄熱/冷槽的儲(chǔ)熱/冷水平。

2.3　約束處理方法

針對(duì)如式(12)～式(15)所示的設(shè)備物理約束，采用硬約束處理的方法，即將違背約束的運(yùn)行變量強(qiáng)制賦值為邊界值。而對(duì)于如式(16)和式(17)所表示的系統(tǒng)運(yùn)行約束中的功率平衡約束，則采用降維處理方法[16]，即假設(shè)等式中有N個(gè)變量，選取其中(N-1)個(gè)變量作為自變量，剩余1個(gè)變量為因變量。因變量值由其他自變量的值和約束等式共同確定。由于本文研究的微電網(wǎng)運(yùn)行在并網(wǎng)狀態(tài)，因此將Pgrid(t)作為因變量。

式(18)和式(19)表示的約束與儲(chǔ)能設(shè)備的物理約束在時(shí)間上具有耦合性，很難進(jìn)行解耦處理。因此本文采用罰函數(shù)法進(jìn)行處理，將違背的約束作為懲罰項(xiàng)加入總的運(yùn)行成本，形成如式(20)所示的新的目標(biāo)函數(shù)。

F′(X)=F(X)+β×|SOCi+1-SOCi|

(20)

式中：β為約束懲罰因子。

3　優(yōu)化算法

為提高傳統(tǒng)多目標(biāo)粒子群優(yōu)化(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)算法的尋優(yōu)性能，本文提出了一種基于優(yōu)秀粒子指導(dǎo)的MOPSO算法。改進(jìn)的MOPSO算法流程如圖2所示。

圖2　改進(jìn)的MOPSO算法流程圖

改進(jìn)的MOPSO算法先利用遺傳算法，求解以運(yùn)行成本最低為目標(biāo)的CCHP型微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型；再利用遺傳算法，求解以環(huán)境治理成本最低為目標(biāo)的CCHP型微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，得到相應(yīng)的調(diào)度結(jié)果。將這兩個(gè)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果作為兩個(gè)個(gè)體隨機(jī)賦給多目標(biāo)粒子群算法的初始種群，并利用MOPSO算法對(duì)原始的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解，得到對(duì)應(yīng)的Pareto前沿。

4　算例分析

4.1　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

CCHP型微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度周期為1 d，單位調(diào)度時(shí)間Δt為1 h。微型燃?xì)廨啓C(jī)額定輸出功率為60 kW，最小啟動(dòng)功率為18 kW，發(fā)電效率為0.3，散熱損失系數(shù)為0.16；使用燃料為天然氣，其熱值為9.7 Wh/m3，價(jià)格為3.3元/m3。假設(shè)微型燃?xì)廨啓C(jī)的余熱煙氣全部供給溴化鋰吸收式冷熱水機(jī)組，則該機(jī)組的制冷性能系數(shù)為1.2，制熱性能系數(shù)為0.9。空調(diào)的制冷和制熱性能系數(shù)為2.7。蓄電池和蓄熱槽的充放率為0.9，折舊成本為0.05元/(kWh)，容量為200 AH，兩相鄰時(shí)刻SOC最大變化值為0.3。

微電網(wǎng)系統(tǒng)和大電網(wǎng)的污染物排放系數(shù)以及處理成本如表1所示。

表1　污染物排放系數(shù)以及處理成本

夏季典型日參數(shù)預(yù)測(cè)值如圖3所示。

圖3　夏季典型日參數(shù)預(yù)測(cè)值曲線

4.2　夏季典型日優(yōu)化的調(diào)度結(jié)果分析

改進(jìn)算法夏季典型日調(diào)度方案的Pareto前沿如圖4所示。

圖4　改進(jìn)算法的Pareto前沿

對(duì)圖4中Pareto前沿最左邊的一個(gè)點(diǎn)，即運(yùn)行成本最低時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度結(jié)果進(jìn)行分析。此時(shí)，運(yùn)行成本和環(huán)境成本分別為1 051.1元和755.0元。當(dāng)運(yùn)行成本最低時(shí)，電功率調(diào)度結(jié)果如圖5所示。

圖5　電功率調(diào)度結(jié)果(運(yùn)行成本最低)

從圖5中可以看出：對(duì)電能單元調(diào)度結(jié)果起主要調(diào)節(jié)作用的是蓄電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)。蓄電池在4:00、5:00、17:00、18:00、19:00、24:00處于充電狀態(tài)，在12:00、14:00、15:00、21:00、22:00處于放電狀態(tài)，其余時(shí)刻不工作。微型燃?xì)廨啓C(jī)在11:00、12:00、13:00、14:00、15:00、16:00、20:00、21:00處于啟動(dòng)狀態(tài)且以額定功率運(yùn)行，其余時(shí)刻處于停機(jī)狀態(tài)。也就是說(shuō)，蓄電池在整個(gè)調(diào)度周期內(nèi)主要經(jīng)歷了兩次充放電。其中：4:00～5:00、5:00～6:00這兩個(gè)時(shí)段大電網(wǎng)電價(jià)較低，蓄電池處于充電狀態(tài)；而在12:00～15:00這一時(shí)段，蓄電池大部分處于放電狀態(tài),并在電價(jià)相對(duì)較高的時(shí)段以最大功率放電。

空調(diào)作為可變負(fù)荷，將電能轉(zhuǎn)換成冷能，與蓄冷槽和溴化鋰吸收式制冷機(jī)共同調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)冷負(fù)荷的供需平衡。當(dāng)運(yùn)行成本最低時(shí)，熱/冷功率調(diào)度結(jié)果如圖6所示。

圖6　熱/冷功率調(diào)度結(jié)果(運(yùn)行成本最低)

由圖6可知，溴化鋰吸收式制冷機(jī)工作狀態(tài)與微型燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行狀態(tài)一致，即在11:00、12:00、13:00、14:00、15:00、16:00、20:00、21:00處于工作狀態(tài)。蓄冷槽在5:00、18:00、19:00處于儲(chǔ)能狀態(tài)，在12:00、14:00、21:00、22:00處于放電狀態(tài)。在電價(jià)較高時(shí)，由于微型燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)，系統(tǒng)內(nèi)的冷負(fù)荷大部分由溴化鋰吸收式制冷機(jī)來(lái)承擔(dān)，在此基礎(chǔ)上的部分冷負(fù)荷缺額則由空調(diào)和蓄冷槽共同承擔(dān)；在電價(jià)相對(duì)較低時(shí)，冷負(fù)荷幾乎全部由空調(diào)制冷量來(lái)承擔(dān)，例如1:00、2:00、3:00、4:00、6:00、7:00、8:00、9:00、17:00、23:00。

由以上分析可知，蓄冷槽的運(yùn)行狀態(tài)與蓄電池相似，但總的充放量相對(duì)較少。這是因?yàn)榭照{(diào)的制冷性能系數(shù)較高，本文選取2.7。這意味著空調(diào)消耗1 kWh的電量可“搬運(yùn)”2.7 kWh的冷量，使得蓄熱槽在轉(zhuǎn)移冷能時(shí)的成本相對(duì)低廉，即蓄冷槽的能量轉(zhuǎn)移和存儲(chǔ)收益(即通過(guò)高價(jià)蓄能低價(jià)放出賺取的差價(jià))沒(méi)有蓄電池那么明顯。另一方面，蓄冷槽的折舊成本也較低。如果想要賺取利潤(rùn)，蓄冷槽放出能量的收益要大于儲(chǔ)能和折舊成本的總和。因此，在差價(jià)相對(duì)較小的情況下，蓄冷槽賺取利潤(rùn)的空間也相應(yīng)減少。

4.3　“以熱定電”方式運(yùn)行的調(diào)度結(jié)果分析

當(dāng)系統(tǒng)采用“以熱定電”的方式運(yùn)行時(shí)，可通過(guò)求出滿足冷負(fù)荷需求時(shí)微型燃?xì)廨啓C(jī)排放的煙氣余熱量，得到對(duì)應(yīng)的發(fā)電功率。此時(shí)，微型燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)首先滿足冷負(fù)荷需求。若最大運(yùn)行功率仍不能滿足其冷負(fù)荷的需求，則需空調(diào)制冷；若微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電量在滿足電負(fù)荷以后仍有剩余，則可向大電網(wǎng)出售。運(yùn)行周期結(jié)束后，其運(yùn)行成本和環(huán)境成本分別為1 936.1元和359.9元?！耙詿岫姟狈绞较?，電功率調(diào)度結(jié)果如圖7所示。

圖7　電功率調(diào)度結(jié)果(以熱定電)

由圖7可知，燃?xì)廨啓C(jī)在整個(gè)周期內(nèi)基本以額定功率運(yùn)行，這主要是由于冷負(fù)荷過(guò)大引起的。由于冷、電負(fù)荷大小不匹配，當(dāng)電負(fù)荷較小而冷負(fù)荷較大時(shí)，微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)出的多余電量一方面可用于空調(diào)補(bǔ)充缺額冷負(fù)荷所用電量，另一方面可售予大電網(wǎng)。當(dāng)電負(fù)荷和冷負(fù)荷都較大時(shí)，缺額的電負(fù)荷功率只能向大電網(wǎng)購(gòu)買。

4.4　“以電定熱”方式運(yùn)行的調(diào)度結(jié)果分析

當(dāng)系統(tǒng)采用“以電定熱”的方式運(yùn)行時(shí)，根據(jù)日前預(yù)測(cè)的電能負(fù)荷以及風(fēng)、光功率出力，可求出凈電負(fù)荷。通過(guò)凈電負(fù)荷確定微型燃?xì)廨啓C(jī)的出力，若此時(shí)的凈電負(fù)荷大于微型燃?xì)廨啓C(jī)的額定功率，則缺額功率由大電網(wǎng)補(bǔ)充。微型燃?xì)廨啓C(jī)在發(fā)出電量的同時(shí)，若產(chǎn)生的供冷量仍不能滿足冷負(fù)荷，則缺額冷負(fù)荷由空調(diào)制冷彌補(bǔ)；若此時(shí)溴化鋰吸收式制冷機(jī)組產(chǎn)生的冷量有剩余，則丟棄。運(yùn)行周期結(jié)束后，系統(tǒng)的運(yùn)行成本和環(huán)境成本分別為1 719元和 362.9元?！耙噪姸帷狈绞较拢姽β收{(diào)度結(jié)果如圖8所示。

圖8　電功率調(diào)度結(jié)果(以電定熱)

由圖8可知：在1:00～13:00這一時(shí)段，凈電負(fù)荷小于微型燃?xì)廨啓C(jī)額定功率，因此完全由微型燃?xì)廨啓C(jī)供應(yīng)。此時(shí)由溴化鋰吸收式制冷機(jī)組制取的冷量不能滿足冷負(fù)荷的需求，缺額的冷負(fù)荷只能由空調(diào)補(bǔ)充，因此大電網(wǎng)在此時(shí)段一直處于售電狀態(tài)。在14:00～21:00這一時(shí)段，冷負(fù)荷和電負(fù)荷都較大，微型燃?xì)廨啓C(jī)即使以額定功率運(yùn)行，仍不能滿足系統(tǒng)的缺額電功率，只能通過(guò)向大電網(wǎng)購(gòu)電的方式進(jìn)行彌補(bǔ)。而在24：00時(shí)，電功率調(diào)度結(jié)果出現(xiàn)了丟棄制冷量的現(xiàn)象。這也暴露了系統(tǒng)“以電定熱”狀態(tài)運(yùn)行的弊端，即冷、電負(fù)荷不匹配，而電負(fù)荷相對(duì)冷負(fù)荷較高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生能量浪費(fèi)的情況。

5　結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)某大型住宅小區(qū)并網(wǎng)模式運(yùn)行下CCHP型微電網(wǎng)系統(tǒng)的日前優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，以系統(tǒng)運(yùn)行成本和污染物治理成本最低為目標(biāo)，將微型燃?xì)廨啓C(jī)、蓄電池、蓄熱/冷槽三類可控單元中每時(shí)段的出力作為優(yōu)化變量，在滿足系統(tǒng)運(yùn)行以及模型約束的條件下，建立了日前多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型。

為了提高算法的求解速度、完善Pareto前沿的性能，采用基于優(yōu)秀粒子指導(dǎo)的MOPSO算法對(duì)模型進(jìn)行求解，并與“以熱定電”和“以電定熱”這兩種運(yùn)行方式的調(diào)度結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比結(jié)果表明，在后兩種運(yùn)行方式下，微型燃?xì)廨啓C(jī)的出力或者完全跟蹤冷/熱負(fù)荷，無(wú)法參與電能調(diào)度；或者完全跟蹤電負(fù)荷，無(wú)法參與冷熱負(fù)荷調(diào)度。而CCHP型微電網(wǎng)系統(tǒng)由于存在儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以通過(guò)合理的調(diào)度方式實(shí)現(xiàn)熱電的協(xié)調(diào)、統(tǒng)一調(diào)度，提高了能量的利用率，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。

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