考慮可靠性和經(jīng)濟(jì)性的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化配置方法

任洪波，李 通，李琦芬，吳 瓊*，楊涌文，趙鵬翔

(1.上海電力大學(xué)能源與機(jī)械工程學(xué)院，上海 200090；2.國網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團(tuán)有限公司, 北京 100052)

作為能源互聯(lián)網(wǎng)的物理載體，綜合能源系統(tǒng)的提出打破了冷、熱、電、氣等多元能源形式獨(dú)立規(guī)劃、獨(dú)立設(shè)計(jì)、單獨(dú)運(yùn)行的固有模式，確立了以多能互補(bǔ)、供需互動(dòng)為本質(zhì)特征的新一代能源技術(shù)架構(gòu)[1-2]。綜合能源系統(tǒng)是能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命大背景下，積極應(yīng)對(duì)國際國內(nèi)能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境三難困境，著力構(gòu)建清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的有效手段，必將成為未來中國能源基礎(chǔ)設(shè)施的主要承載形式。

在綜合能源系統(tǒng)構(gòu)建過程中，安全、可靠是前提和基礎(chǔ)，是綜合能源系統(tǒng)應(yīng)用與推廣的先決條件。然而，正是由于其“綜合”特性，使得其對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響呈現(xiàn)兩面性。一方面，綜合能源系統(tǒng)中，多類型異質(zhì)能源設(shè)備耦合集成，多元能源網(wǎng)絡(luò)雙向互動(dòng)，單元設(shè)備、單段網(wǎng)絡(luò)故障可能引起連鎖反應(yīng)和級(jí)聯(lián)失效，從而影響系統(tǒng)整體供能可靠性[3]；另一方面，綜合能源系統(tǒng)多元能源、網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷彼此協(xié)調(diào)配合，互為補(bǔ)充、互為備份，在提高系統(tǒng)靈活性和自由度的同時(shí)，亦會(huì)有效增強(qiáng)整體供能可靠性與自愈能力[4]。

自綜合能源概念提出以來，其可靠性分析便引起了中外學(xué)者的廣泛關(guān)注[5-6]。張弛等[7]以能源集線器為基本架構(gòu)，提出了基于粒子群-內(nèi)點(diǎn)混合優(yōu)化算法的綜合能源系統(tǒng)可靠性評(píng)估算法，并探討了可再生能源滲透率對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響。胡梟等[8]立足于需求側(cè)能源轉(zhuǎn)換設(shè)備的轉(zhuǎn)供能力，構(gòu)建了綜合能源系統(tǒng)的可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)，并借助序貫蒙特卡洛模擬法進(jìn)行評(píng)估。倪偉等[9]提出了基于馬爾可夫過程蒙特卡洛法的綜合能源系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法，重點(diǎn)探討了不同能量轉(zhuǎn)換設(shè)備對(duì)系統(tǒng)可靠性的貢獻(xiàn)度。Jiang等[10]構(gòu)建了基于冷熱電三聯(lián)供的綜合能源系統(tǒng)可靠性評(píng)估模型，并探討了冗余設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)可靠性與經(jīng)濟(jì)性的影響。Liu等[11]分析了儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)增強(qiáng)醫(yī)療中心供能可靠性的效果。Recalde等[12]則從網(wǎng)側(cè)層面探討了涵蓋風(fēng)電、光伏和潮汐發(fā)電的綜合能源系統(tǒng)的可靠性布局。

總體而言，目前中外針對(duì)綜合能源系統(tǒng)的可靠性研究已滲透源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)諸環(huán)節(jié)，但既有研究大多集中于可靠性評(píng)估領(lǐng)域，提出了一系列創(chuàng)新性評(píng)估指標(biāo)和評(píng)估方法，極大提升了對(duì)綜合能源系統(tǒng)可靠性的認(rèn)識(shí)深度。在綜合能源系統(tǒng)中，多元異質(zhì)能源技術(shù)的組合、配置是影響其可靠性的關(guān)鍵要因；為此，有必要在系統(tǒng)初期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，將可靠性因素納入整體考量框架，從源頭解決其可靠性問題。然而，既有綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃相關(guān)研究大多著眼于經(jīng)濟(jì)性[13]、節(jié)能性[14]、環(huán)境性[15]等規(guī)劃目標(biāo)，對(duì)可靠性的考慮尚不夠充分。

針對(duì)上述中外研究現(xiàn)狀，在常規(guī)綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化配置模型的基礎(chǔ)上，引入可靠性約束，形成兼顧經(jīng)濟(jì)性與可靠性的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃框架，并引入相應(yīng)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行評(píng)估分析。

1 考慮可靠性的系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化配置模型

1.1 綜合能源系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

所謂綜合能源系統(tǒng)，是指在常規(guī)外購能源基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、光伏等分布式發(fā)電裝置，燃?xì)忮仩t、吸收式制冷機(jī)、熱泵等冷熱源設(shè)備，兼顧蓄電、蓄冷、蓄熱等儲(chǔ)能設(shè)備，以滿足特定用戶的冷、熱、電等多元負(fù)荷需求。文中所考慮的綜合能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組(文中采用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī))、光伏和外網(wǎng)購電共同滿足電負(fù)荷，并引入儲(chǔ)能裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)；電制冷機(jī)和吸收式制冷機(jī)共同滿足冷負(fù)荷；熱負(fù)荷則由燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)余熱供應(yīng)，不足部分由燃?xì)忮仩t補(bǔ)足。此外，系統(tǒng)采用并網(wǎng)不上網(wǎng)模式，本地發(fā)電不允許上網(wǎng)。

圖1 綜合能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 優(yōu)化模型目標(biāo)函數(shù)

以經(jīng)濟(jì)性作為綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主導(dǎo)目標(biāo)，而可靠性則通過后續(xù)約束條件予以體現(xiàn)。為此，模型目標(biāo)函數(shù)設(shè)為系統(tǒng)年總費(fèi)用最小，包括年化投資費(fèi)、年運(yùn)維費(fèi)和外部能源購置費(fèi)用表示為

minC=Cinv+Com+Cbuy

(1)

式(1)中:C為綜合能源系統(tǒng)年總費(fèi)用，元；Cinv為年化投資費(fèi)，元；Com為年運(yùn)維費(fèi)，元；Cbuy為年購電購氣費(fèi)，元。

1.2.1 年化投資費(fèi)

Cinv=FchpPchp,mrchp+FgbPgb,mrgb+FPVPPV,mrPV+

FeesPees,mrees+FabPab,mrab+

FecoolPecool,mrecool

(2)

式(2)中:Fchp、Fgb、FPV、Fees、Fab、Fecool分別為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、燃?xì)忮仩t、光伏設(shè)備、蓄電設(shè)備、吸收式制冷機(jī)、電制冷機(jī)的單位投資成本，元/kW；Pchp,m、Pgb,m、PPV,m、Pees,m、Pab,m、Pecool,m分別為上述各機(jī)組的裝機(jī)容量，kW；rchp、rgb、rpv、rees、rab、recool分別為各機(jī)組的資金回收系數(shù)。

以熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組為例，其資金回收系數(shù)表示為

(3)

式(3)中:i為貼現(xiàn)率；n為熱電聯(lián)產(chǎn)的使用年限。

1.2.2 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用

簡單起見，主要考慮熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的運(yùn)維費(fèi)，其計(jì)算公式為

(4)

式(4)中:Com,chp為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的單位運(yùn)維成本，元/(kW·h)；Pchp,self為熱電聯(lián)產(chǎn)的逐時(shí)發(fā)電自用量；Pchp,sto為熱電聯(lián)產(chǎn)的逐時(shí)售電量，kW。

1.2.3 外部能源購置費(fèi)用

系統(tǒng)外部能源購置主要包括電和天然氣兩部分，計(jì)算公式為

(5)

式(5)中:Cum為容量單價(jià)，元/kW；Pum電網(wǎng)合同容量，kW；i為月份，i=1,2,…,12;θ為超合同量懲罰費(fèi)用，元；Cu為分時(shí)電價(jià)，元/(kW·h)；Pu為逐時(shí)購電功率，kW；τ為天然氣低位發(fā)熱量，kW·h/m3；ηe為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電效率；Cchp為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組用氣價(jià)，元/m3；Cgb為燃?xì)忮仩t用氣價(jià)，元/m3;Qgb為燃?xì)忮仩t逐時(shí)熱功率，kW。

針對(duì)電費(fèi)計(jì)算，采用兩部制分時(shí)電價(jià)機(jī)制，分別計(jì)算基本電費(fèi)和電度電費(fèi)；天然氣消費(fèi)則包括熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組用氣和鍋爐用氣，并且考慮了針對(duì)燃?xì)夥植际侥茉吹膬?yōu)惠氣價(jià)。

1.3 優(yōu)化模型約束條件

優(yōu)化模型的約束條件主要由三部分組成，分別為確保供需實(shí)時(shí)平衡的能量平衡約束、設(shè)備相關(guān)技術(shù)約束，以及系統(tǒng)可靠性約束。

1.3.1 能量平衡約束

根據(jù)前述綜合能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，文中能量平衡需兼顧考慮冷、熱、電三種能源形式的實(shí)時(shí)平衡。

(1)電平衡約束。就需求而言，電負(fù)荷除直接電力需求外，還包括由電制冷引發(fā)的間接需求；供給側(cè)則有熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、光伏發(fā)電、蓄電池放電以及大網(wǎng)電力共同滿足，表達(dá)式為

Pchp，self(t)+PPV,self(t)+Pdisees(t)+Pu(t)=

Pd(t)+Pecool(t)

(6)

式(6)中:PPV為光伏發(fā)電自用量，kW；Pdisees為蓄電裝置逐時(shí)放電功率，kW；Pd為逐時(shí)電負(fù)荷，kW；Pecool為制冷機(jī)逐時(shí)耗電功率，kW。

(2)熱平衡約束。

Qgb(t)+Qchp，h(t)≥Qd(t)

(7)

式(7)中:Qgb為燃?xì)忮仩t逐時(shí)熱出力，kW；Qchp,h為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組余熱供熱量，kW；Qd為逐時(shí)熱負(fù)荷，kW。

(3)冷平衡約束。

Pecool(t)COP，ecool+Qchp,c(t)COP，ab≥Qc(t)

(8)

式(8)中:COP，ecool為電制冷機(jī)性能系數(shù)；Pecool為電制冷機(jī)逐時(shí)出力，kW；Qchp,c為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組余熱供冷量，kW；COP，ab為吸收式制冷機(jī)組的性能系數(shù)；Qc為逐時(shí)熱負(fù)荷，kW。

1.3.2 設(shè)備約束

設(shè)備約束主要是指針對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、電制冷機(jī)、吸收式制冷機(jī)、光伏發(fā)電裝置、燃?xì)忮仩t、蓄電裝置等設(shè)備的技術(shù)約束。

(1)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，一方面，其發(fā)電量受制于裝機(jī)容量；同時(shí)，余熱回收量與發(fā)電量成線性關(guān)系，表達(dá)式分別為

Pchp,self(t)+Pchp,sto(t)≤Pchp,m

(9)

Qchp,c(t)+Qchp,h(t)=Pchp(t)ηh/ηe

(10)

式中:Pchp,m為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組額定容量，kW；ηh為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組余熱回收效率。

(2)電制冷機(jī)和吸收式制冷機(jī)。電制冷機(jī)和吸收式制冷機(jī)逐時(shí)制冷量受制于其額定容量，表達(dá)式分別為。

0≤Pecool(t)COP,ecool≤Qecool,m

(11)

0≤Qchp,c(t)COP,ab≤Qab,m

(12)

式中:Qecool,m為電制冷機(jī)額定容量，kW；Qab,m為吸收式制冷機(jī)額定容量，kW。

(3)燃?xì)忮仩t。針對(duì)燃?xì)忮仩t，同樣，其逐時(shí)熱出力不能超過其額定容量，表達(dá)式為

0≤Qgb(t)≤Qgb,m

(13)

式(13)中:Qgb,m為燃?xì)忮仩t的額定容量，kW。

(4)光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電裝置出力主要取決于本地太陽輻射量和可安裝面積，表示為

G(t)Aλ=PPV,self(t)+PPV,sto(t)

(14)

0≤A≤Amax

(15)

式中:G為逐時(shí)太陽輻射，kW/m2；A為太陽能光伏板面積，m2；λ為光伏組件發(fā)電效率；PPV,sto為光伏發(fā)電儲(chǔ)能量，kW。Amax為光伏電池板最大安裝面積，m2。

(5)蓄電裝置。蓄電裝置作為電力供需間的緩沖單元，在任意時(shí)間段，其蓄電量等于前一時(shí)刻蓄電量與本時(shí)間段充放電差值之和，具體約束為

Pees(t+1)=(1-ε)Pees(t)+

(16)

0≤Pess(t)≤Pess,m

(17)

Pess(0)=0

(18)

Pdisess(0)=0

(19)

式中:Pees為蓄電池蓄電量，kW；ε為自放電率；Pees,m為蓄電池額定容量，kW；Pchees和Pdisees分別為蓄電池的充、放電功率，kW；μch和μdis分別為蓄電池的充放電效率。

此外，為避免蓄電池同時(shí)充放電，需增加如下約束條件，即

0≤Pchess(t)≤Mfin

(20)

0≤Pdiscees(t)≤Mfout

(21)

fin+fout≤1

(22)

式中:fin、fout為0-1變量，表示充放電狀態(tài)；M為一足夠大正整數(shù)。

1.3.3 供電可靠性約束

本文中，供電可靠性通過本地可控發(fā)電裝機(jī)容量與電網(wǎng)合同容量予以約束，即

Pchp,m+Pum≥max[pd(t)+Pecool(t)]α

(23)

式(23)中:α為比例設(shè)定值。

2 綜合能源系統(tǒng)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)

綜合能源系統(tǒng)的可靠性即為能源系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間和規(guī)定條件下滿足特定供能需求的概率。以供能側(cè)設(shè)備或系統(tǒng)故障率為切入點(diǎn)，側(cè)重于探討綜合能源系統(tǒng)中引入可控分布式電源設(shè)備(如熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組)后系統(tǒng)的供電可靠性。在并網(wǎng)運(yùn)行的綜合能源系統(tǒng)中，根據(jù)電力負(fù)荷、分布式電源容量和電網(wǎng)合同需量間的關(guān)系，可確定系統(tǒng)可靠供電概率[16]，公式為

(24)

式(24)中:K為系統(tǒng)可靠供電概率；M為公共電網(wǎng)的故障率；N為單體分布式電源設(shè)備故障率。

簡單起見，本文中假設(shè)只有一臺(tái)分布式電源設(shè)備。

3 算例分析

3.1 研究對(duì)象及負(fù)荷分析

以上海某醫(yī)院為研究對(duì)象，基于所構(gòu)建模型對(duì)綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置分析。圖2為該醫(yī)院全年各月典型日逐時(shí)冷熱電負(fù)荷。全年電負(fù)荷相對(duì)平穩(wěn)，負(fù)荷峰值為418 kW；冷負(fù)荷需求集中在4—10月，最大冷負(fù)荷約2 044 kW；熱負(fù)荷主要用于生活用水和供暖需求，峰值為1 266 kW。

圖2 醫(yī)院典型日逐時(shí)能源負(fù)荷

3.2 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)參數(shù)設(shè)定

作為綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化配置模型的主要輸入條件，用戶所采用能源價(jià)格和相關(guān)能源設(shè)備技術(shù)特性的設(shè)定至關(guān)重要，將對(duì)最終設(shè)備選型配置產(chǎn)生很大影響。針對(duì)所選定研究對(duì)象，其電價(jià)采用一般工商業(yè)兩部制分時(shí)電價(jià)，需量電價(jià)為37.8元/kW，電度電價(jià)有夏季和非夏季之分，如圖3所示。天然氣價(jià)格則根據(jù)用氣設(shè)備具有一定的差異性，分布式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組享受優(yōu)惠氣價(jià)，為2.7元/m3，燃?xì)忮仩t用氣價(jià)格為3.87元/m3。

圖3 上海一般工商業(yè)分時(shí)電價(jià)

表1所示為本文中所考慮各供能和儲(chǔ)能設(shè)備的技術(shù)參數(shù)[17-20]，表2則為各設(shè)備的投資和運(yùn)維費(fèi)用[18-20]。

表1 設(shè)備技術(shù)參數(shù)

表2 設(shè)備投資與運(yùn)維費(fèi)用

3.3 場景設(shè)定

為進(jìn)行對(duì)比分析，設(shè)定3個(gè)典型場景。場景1為常規(guī)能源系統(tǒng)，即全部電力需求由電網(wǎng)供應(yīng)，冷、熱負(fù)荷分別由電制冷機(jī)和燃?xì)忮仩t滿足；場景2考慮熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和光伏兩種分布式電源設(shè)備；場景3在場景2的基礎(chǔ)上，增加蓄電裝置。

3.4 結(jié)果與討論

3.4.1 優(yōu)化配置結(jié)果

基于前述參數(shù)設(shè)定，應(yīng)用本文所構(gòu)建的優(yōu)化模型，確立三個(gè)場景下系統(tǒng)設(shè)備配置如表3所示?？傮w而言，可靠性約束的引入使得燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)裝機(jī)容量也相對(duì)較高，在場景2和場景3中，其裝機(jī)均高于電力負(fù)荷峰值(圖2)。此外，在場景3中，由于考慮了儲(chǔ)能設(shè)備，相比于場景2，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、吸收式制冷機(jī)和燃?xì)忮仩t容量均有所下降，而光伏發(fā)電裝置容量則提升了50%以上。由此可見，蓄電池的引入可以促進(jìn)可再生能源的滲透率提升。另一方面，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、光伏發(fā)電等分布式發(fā)電系統(tǒng)的配置可以顯著降低用戶與電網(wǎng)的合同需量，但蓄電池的導(dǎo)入則提高了合同需量。

表3 設(shè)備優(yōu)化配置結(jié)果

基于上述系統(tǒng)配置，系統(tǒng)年化成本和可靠性指標(biāo)均可確定，如表4所示。

表4 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性與可靠性結(jié)果

總體而言，與常規(guī)供能系統(tǒng)(場景1)相比，綜合能源系統(tǒng)兼具良好的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。通過系統(tǒng)優(yōu)化配置，場景2和場景3的年總費(fèi)用分別降低16.6% 和17.3%；雖然本地發(fā)電裝置的導(dǎo)入增加了系統(tǒng)初投資和運(yùn)維費(fèi)用，但外部購能費(fèi)用(特別是電費(fèi))大幅減少使得系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)性提升。另一方面，根據(jù)本文引入的可靠性評(píng)估指標(biāo)，由于多種供能模塊間的相互補(bǔ)充和備份，系統(tǒng)平均供電可靠率也得到了一定程度提升。特別是儲(chǔ)能裝置的引入，通過緩和供需平衡矛盾，進(jìn)一步提升了綜合能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。

3.4.2 優(yōu)化運(yùn)行策略

圖4為場景3中典型日電、冷、熱負(fù)荷逐時(shí)平衡圖。對(duì)于電負(fù)荷需求而言，09：00—17：00時(shí)間段太陽能輻射條件更好，主要由光伏設(shè)備供能。而22:00—05:00時(shí)間段電價(jià)較低，主要從大電網(wǎng)購電以滿足用電需求；在其他時(shí)間段，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)在發(fā)揮了較大作用，蓄電池則作為補(bǔ)充。由于所配置燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)容量相對(duì)較小，冬季熱負(fù)荷主要由燃?xì)忮仩t提供，占比近80%。就冷負(fù)荷而言，同樣，利用內(nèi)燃機(jī)余熱的吸收式制冷機(jī)只在白天提供了部分冷量，超過88%的夏季冷負(fù)荷由電制冷機(jī)提供。

圖4 典型日冷熱電負(fù)荷平衡圖

3.4.3 可靠性約束的影響分析

本文中，系統(tǒng)可靠性約束主要考量的是本地可控發(fā)電裝機(jī)容量與電網(wǎng)合同容量滿足峰值負(fù)荷的能力。由表5可以看出，引入可靠性約束使得系統(tǒng)總費(fèi)用有所增加。此外，系統(tǒng)的容量配置也會(huì)受到影響。引入可靠性約束后，間隙性、不可控的光伏裝機(jī)有所下降，而相可控的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)容量則提升了約15%；此外，儲(chǔ)能設(shè)備容量以及電網(wǎng)合同需量均有較有較大幅度提高。由此可見，對(duì)綜合能源系統(tǒng)而言，可靠性與經(jīng)濟(jì)性是一對(duì)矛盾的統(tǒng)一體，可靠性的提升可能會(huì)是一定的經(jīng)濟(jì)利益為代價(jià)；而大電網(wǎng)、可控分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備均是提升系統(tǒng)可靠性的重要元素。

表5 可靠性約束對(duì)優(yōu)化配置的影響

3.4.4 基本電價(jià)改革效果分析

如前所示，本文中所探討案例采用了兩部制分時(shí)電價(jià)結(jié)構(gòu)，其基本電費(fèi)一直以來均按變壓器容量或合同最大需量計(jì)算。2018年以來，國家發(fā)改委出臺(tái)了降低一般工商業(yè)電價(jià)的一系列措施，其中一項(xiàng)即為兩部制電價(jià)用戶可按實(shí)際最大需量繳納基本電費(fèi)。本文中探討了上述兩部制電價(jià)制度調(diào)整對(duì)綜合能源系統(tǒng)設(shè)備配置及其效果的影響，結(jié)果如表6所示?？傮w而言，將基本電費(fèi)的結(jié)算依據(jù)改為實(shí)際需量后，年總供能費(fèi)用降低了約2%。就設(shè)備配置而言，調(diào)整后，光伏發(fā)電和儲(chǔ)能容量均得到大幅提升，分別增加了約17%和34%；相反，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的裝機(jī)容量則減少了約20%。

表6 基本電價(jià)改革措施對(duì)優(yōu)化配置的影響

由此可見，兩部制電價(jià)制度改革可以在一定程度上降低用戶用能成本。如圖5所示，由于配置了本地分布式電源，全年除7—10月外，其他月份的實(shí)際需量均低于原合同需量，從而有效降低了基本電費(fèi)。特別是冬季，由于供暖需求較高，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)等分布式電源出力較高，使得實(shí)際需量得到大幅降低；2月和3月實(shí)際需量甚至將為0，即本地發(fā)電完全可以自給自足。

圖5 不同電價(jià)制度下電網(wǎng)逐月需求量變化

4 結(jié)論

良好的經(jīng)濟(jì)性與可靠性是綜合能源系統(tǒng)應(yīng)用與推廣的前提與基礎(chǔ)。在常規(guī)經(jīng)濟(jì)性分析的基礎(chǔ)上，將可靠性約束引入綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)框架，構(gòu)建了兼顧經(jīng)濟(jì)性與可靠性的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化配置模型，并提出了基于設(shè)備故障率的系統(tǒng)可靠性評(píng)估指標(biāo)。通過典型案例的仿真分析，可獲得以下結(jié)論。

(1)在綜合能源系統(tǒng)中，通過源側(cè)多元互補(bǔ)，系統(tǒng)供能可靠性得到一定程度提升，特別是儲(chǔ)能裝置的引入可進(jìn)一步提升系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性與可靠性。

(2)綜合能源系統(tǒng)可靠性的提升可能會(huì)犧牲部分經(jīng)濟(jì)效益，在實(shí)際規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中需要權(quán)衡考慮。

(3)近期出臺(tái)的兩部制電價(jià)改革方案可以有效降低用戶整體用能成本，并在一定程度上促進(jìn)了可再生能源的滲透。