含儲能裝置的分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度研究

賈洋洋 撖奧洋 于立濤 張智晟

摘要：針對分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度問題，本文構(gòu)建了含有分布式電源、儲能裝置、冷負荷及電負荷的分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度數(shù)學模型，對含儲能裝置的分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度問題進行研究，采用改進粒子群算法對模型進行求解，最后通過實際算例進行仿真驗證。仿真結(jié)果表明，本文提出的含儲能裝置的分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度方法是可行的。該研究為實際工程實踐提供了理論基礎。

關鍵詞：分布式能源系統(tǒng); 經(jīng)濟調(diào)度; 改進粒子群算法; 電力系統(tǒng)

中圖分類號： TM73文獻標識碼： A

文章編號： 10069798（2019）01005405; DOI： 10.13306/j.10069798.2019.01.009

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源的需求不斷增加，傳統(tǒng)的供能模式能源利用率較低，且不易控制，運行成本受電價影響較大。近年來，以分布式電源為主體，冷熱電聯(lián)供方式的分布式能源系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展，具有清潔能源利用率高，安裝地點靈活，易于控制，低碳環(huán)保等特性。分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度問題是分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟安全運行的關鍵，越來越引起學術領域和工程應用領域的關注。劉小旺等人[1]研究了分布式能源系統(tǒng)優(yōu)化利用模型及應用，考慮了環(huán)境溫度對各微電源的運行情況的影響，同時也考慮了環(huán)境成本和微源開關損耗成本，以經(jīng)濟性為目標采用粒子群算法進行優(yōu)化調(diào)度;楊永標等人[2]以天津中新生態(tài)城能源站冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)（combined cooling heating and power，CCHP）系統(tǒng)為例，建立了含光伏和儲能的CCHP系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)蓄優(yōu)化調(diào)度模型，以最小化經(jīng)濟成本和電網(wǎng)供電方差為目標，引入權重系數(shù)，將多目標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標優(yōu)化問題;巴林等人[3]以分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟性為優(yōu)化目標，對CCHP系統(tǒng)的主要設備進行優(yōu)化配置與優(yōu)化運行，并得到了在孤網(wǎng)運行且不加儲能裝置、孤網(wǎng)運行增加儲能裝置、并網(wǎng)上網(wǎng)運行且增設儲能裝置3種方案下系統(tǒng)優(yōu)化配置結(jié)果，綜合比較3種方案的運行成本可知，儲能裝置對降低系統(tǒng)運行成本具有重要作用。基于此，本文對含儲能裝置的分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度問題進行研究，構(gòu)建了含有分布式電源、儲能裝置和冷負荷及電負荷的分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度數(shù)學模型，采用改進粒子群算法，對模型進行求解，經(jīng)實際算例仿真驗證，本文提出的含儲能裝置的分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度方法是可行的。

4.2仿真結(jié)果分析

采用本文提出的分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度方法進行調(diào)度，各微源優(yōu)化運行結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出，24∶00～次日6∶00，電負荷和冷負荷需求都很低，而且電價比較低，所以該時間段微型燃氣輪機和燃料電池不工作，此時間段電價較低，蓄電池處于充電狀態(tài);7∶00～15∶00時，工作人員上班，電負荷和冷負荷需求不斷增大，達到用電高峰，此時間段電價較高，所以微型燃氣輪機和燃料電池工作，且蓄電池處于放電狀態(tài)，減少從電網(wǎng)的購電量，降低運行成本;16∶00～17∶00時，通過觀察蓄電池的荷電狀態(tài)曲線可知，此時蓄電池已經(jīng)將充滿的電量釋放到荷電狀態(tài)的最小值，電網(wǎng)電價處于平時段，此時需要從大電網(wǎng)購買電量滿足需求，同時蓄電池進入充電狀態(tài);從18∶00～20∶00，電價又到了峰時段，此時蓄電池進入放電狀態(tài)，但光伏機組幾乎已經(jīng)沒有出力，燃料電池和微型燃氣輪機出力不能滿足需求，所以此時需要從電網(wǎng)購買一小部分電量;22∶00～23∶00時，用電高峰期結(jié)束，電價變成谷時電價，所以此時完全從大電網(wǎng)購電，一部分用于電負荷和冷負荷需求，一部分用于蓄電池充電。以上分析可知，本文提出的分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度方法是可行的。

5結(jié)束語

本文對含儲能裝置的分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟調(diào)度問題進行了研究，構(gòu)建了含有微型燃氣輪機組、溴化鋰雙效吸收式機組、燃料電池、蓄電池、光伏機組、電冷卻器及其它通訊輔助設備的經(jīng)濟調(diào)度數(shù)學模型，采用改進粒子群算法對模型進行求解，經(jīng)實際算例仿真驗證，本文提出的含儲能裝置的分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度方法是可行的。該研究為實際工程實踐提供了理論基礎。

參考文獻：

[1]劉小旺. 分布式能源系統(tǒng)優(yōu)化利用模型及應用研究[D]. 保定： 華北電力大學， 2016.

[2]楊永標， 于建成， 李奕杰， 等. 含光伏和蓄能的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)蓄優(yōu)化調(diào)度[J]. 電力系統(tǒng)自動化， 2017， 41（6）： 612， 29.

[3]巴林. 冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)優(yōu)化配置與運行研究[D]. 保定： 華北電力大學， 2016.

[4]楊鑫， 楊洪朝， 張黨強. 考慮可再生能源的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟調(diào)度模型＼[J＼]. 電力科學與技術學報， 2014， 29（3）： 8792.

[5]Lu Y H， Wang S W， Sun Y J， et al. Optimal scheduling of buildings with energy generation and thermal energy storage under dynamic electricity pricing using mixedinteger nonlinear programming[J]. Applied Energy， 2015， 147： 4958.

[6]彭樹勇. 冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)優(yōu)化配置與運行研究[D]. 成都： 西南交通大學， 2014.

[7]劉文勝. 基于粒子群算法的微電網(wǎng)優(yōu)化配置與低碳調(diào)度[D]. 廣州： 廣東工業(yè)大學， 2012.

[8]Hong T Z， Le Y， Hill D， et al. Data and analytics to inform energy retrofit of high performance buildings[J]. Applied Energy， 2014， 126： 90106.

[9]王志賀. 冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)優(yōu)化運行研究[D]. 南京： 東南大學， 2016.

[10]李樂. 微網(wǎng)的經(jīng)濟運行研究[D]. 北京： 華北電力大學， 2011.

[11]閆立東. 微網(wǎng)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)最優(yōu)經(jīng)濟運行研究[D]. 青島： 青島大學， 2013.

[12]賈晨， 吳聰， 張超， 等. 基于電熱系統(tǒng)聯(lián)合規(guī)劃的城市商住混合區(qū)能源站優(yōu)化配置[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制， 2017， 45（6）： 3036.

[13]Zheng C Y， Wu J Y， Zhai X Q. A novel operation strategy for CCHP systems based on minimum distance[J]. Applied Energy， 2014， 128： 325335.

[14]朱繼忠， 余鵬飛， 禤培正， 等. 計及風電和儲能的綜合經(jīng)濟調(diào)度方法[J]. 南方電網(wǎng)技術， 2017， 11（2）： 27.

[15]石可頌. 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)控制策略與優(yōu)化調(diào)度研究[D]. 濟南： 山東大學， 2015.

[16]唐沂媛. 冷熱電聯(lián)供/綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃研究[D]. 南京： 東南大學， 2016.

[17]馬景超. 冷熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度研究[D]. 青島： 青島大學， 2014.

[18]李保恩， 李獻偉， 毋炳鑫.基于儲能SOC狀態(tài)的微電網(wǎng)能量優(yōu)化調(diào)度策略研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制， 2017， 45（11）： 108114.

[19]吳婷. 含移動儲能單元的微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型研究[D]. 杭州： 浙江大學， 2013.

[20]劉滌塵， 馬恒瑞， 王波， 等. 含冷熱電聯(lián)供及儲能的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)運行優(yōu)化[J]. 電力系統(tǒng)自動化， 2018， 42（4）： 113120，141.

[21]程杉， 陳民鈾， 黃薏宸. 含分布式發(fā)電的配電網(wǎng)多目標無功優(yōu)化策略研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制， 2013， 41（10）： 4550.