綜合能源系統(tǒng)中經濟環(huán)保調度及其徑流算法研究.pdf

1、綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system，IES)是多種能源生產、供應、使用的一體化運作的能源系統(tǒng)，其利用太陽能、風能、天然氣等實現(xiàn)能源的轉化，并利用電、熱等能源的存儲、供應、消耗實現(xiàn)能源的利用，是當前提高能源利用效率、減少污染氣體排放以及開發(fā)利用可再生清潔能源的新興的重要研究方向。
　　在介紹綜合能源系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀的基礎上，重點分析了綜合能源系統(tǒng)構架及在能源生產、流動和配給中能量轉換的綜合內涵，說明了能

2、源生產是傳統(tǒng)能源與風能、太陽能、天然氣等新能源的綜合;能源流動是通過供電網、熱力網和供冷網的多網絡綜合;能源配給是對電負荷、熱負荷和冷負荷的消費綜合。
　　為了實現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)的經濟環(huán)保優(yōu)化運行，建立了以燃料成本、環(huán)境成本和購電成本之和為目標的優(yōu)化調度模型。其中，燃料成本中考慮了熱電聯(lián)產、僅發(fā)電、僅產熱的成本函數(shù);環(huán)境成本中含有CO2排放成本，且將SO2等其他氣體排放量通過當量轉換統(tǒng)一計量;購電成本由購買風力、太陽能發(fā)電組成。將風

3、電、太陽能等新能源發(fā)電出力作為隨機變量，并考慮其概率分布特性，將綜合能源系統(tǒng)經濟環(huán)保優(yōu)化調度模型變換為其隨機優(yōu)化調度模型，采用超分位數(shù)方法求解該隨機問題。仿真結果表明，置信水平越高，調度成本越大，環(huán)保性越好。調度結果與調度決策者對利潤追逐或風險規(guī)避的傾向性相關。
　　為了降低調度決策的偏好對運行狀況的影響，需采用更為可控的運行方案和優(yōu)化方法。同時為了減少新能源發(fā)電的隨機性對并網系統(tǒng)的影響，可采用頻率感知控制器或并網功率控制器等控制

4、方式，將新能源所發(fā)電力分別接入供電和供熱系統(tǒng)，實現(xiàn)新能源發(fā)電并網功率的可控、可調或定值，并更新地刻畫了電力實時平衡和熱力階段性平衡方程。由此構建了新的平抑新能源隨機性的綜合能源系統(tǒng)經濟環(huán)保調度優(yōu)化模型。仿真結果表明，這種平抑新能源發(fā)電隨機性、控制和調整其并網功率的方案和優(yōu)化模型，可充分提高新能源利用水平，減少棄風棄光，提高綜合能源系統(tǒng)運行的經濟性和環(huán)保性。
　　為了解決當前數(shù)學規(guī)劃算法和智能算法在求解這類非凸和不連續(xù)特征的優(yōu)化模型

5、中的困難，嘗試了一種新型智能算法，即徑流算法。該算法受高山徑流流向大海時，其高度、位置和寬度隨到達目的地變化而變化的啟發(fā)，將徑流集中的每條徑流作為基本組成單元，使得每條徑流都在由延伸位置、流域寬度以及海拔高度所圍成區(qū)域內運動，隨著徑流海拔高度的不斷下降，并根據(jù)徑流自身的流向經驗以及鄰近徑流的流向經驗對自己的流域寬度進行不斷修正，從而達到不斷更新徑流向前延伸的位置。仿真結果表明，徑流算法實現(xiàn)簡單，迭代次數(shù)少，收斂速度快，與粒子群和遺傳算法

6、相比，優(yōu)化結果隨機性小，更易于獲取全局最優(yōu)解。將徑流算法與粒子群算法的參數(shù)和變量進行了一一對照性分析和比較，該兩種算法的尋優(yōu)本質上非常相似，但徑流算法多出的一組高度參數(shù)，促進了尋優(yōu)計算。
　　將徑流算法應用于求解平抑新能源隨機性的綜合能源系統(tǒng)經濟環(huán)保調度優(yōu)化模型，仿真結果表明，通過相應的控制方案將風能、太陽能發(fā)電以供電和供熱方式接入聯(lián)供系統(tǒng)，可平抑新能源發(fā)電隨機性，實現(xiàn)電力實時平衡，熱力階段平衡，有效地降低了風電出力預測偏差對系統(tǒng)