【摘 要】
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目前我国能源产业面临的形势严峻,能源结构不平衡,综合能效水平较低及环境污染愈发严重等问题使得建设一个运行稳定、清洁高效的能源体系显得尤为重要。能源互联网的出现使得不同形式的能源耦合互补,为能源领域的变革和升级开辟了新的有效路径。在此背景下,多能协同优化控制技术将综合能源系统中的电、热、气等各种形式的能源进行整合、优化和管理,实现了系统内能量的高效利用。随着对多能协同优化控制技术研究的深入,如何对系
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目前我国能源产业面临的形势严峻,能源结构不平衡,综合能效水平较低及环境污染愈发严重等问题使得建设一个运行稳定、清洁高效的能源体系显得尤为重要。能源互联网的出现使得不同形式的能源耦合互补,为能源领域的变革和升级开辟了新的有效路径。在此背景下,多能协同优化控制技术将综合能源系统中的电、热、气等各种形式的能源进行整合、优化和管理,实现了系统内能量的高效利用。随着对多能协同优化控制技术研究的深入,如何对系统内部的能量进行优化,使系统在经济性、能效性和环保性等方面综合表现最优是目前需要重点解决的问题。论文的主要研究内容如下:(1)从能源互联网的特征及能量枢纽的数学模型两方面对能源互联网的概念进行阐述,提出了面向能源互联网的多能协同架构,并建立了能源生产、转化以及存储环节所涉及到风电和光伏机组、热电联产机组、电锅炉、电转气装置、燃气锅炉及储能设备的数学模型,对用户侧的电热综合需求响应负荷进行建模,为后续章节的分析研究提供了基础模型支撑。(2)考虑风光出力及电热综合需求响应对系统运行的影响,根据需求侧电、热、气负荷在调度周期内的需求以及各设备出力约束等条件,构建了以系统运行费用最低为优化目标的包含电、热、气不同能量形式的综合能源系统多能协同优化控制模型。设置三种对比场景并在MATLAB中调用CPLEX对每种场景下的模型进行求解,从系统运行费用结果以及系统各设备出力情况两方面分析验证了所提模型的有效性。(3)针对风光出力所具有的不确定性特点,分别采用拉丁超立方抽样法和后向削减法对风光出力进行场景生成和削减,得到场景分析后的风光出力功率曲线,综合考虑系统运行的经济性、能效性和环保性,构建了以系统运行费用、综合能效水平、污染物排放治理费用为目标的综合能源系统多目标优化控制模型,并对其进行标幺处理转化为单目标模型求解。设置三种场景进行对比并调用CPLEX进行仿真求解,比较分析了各个场景下的各目标优化控制结果以及各机组出力情况。算例结果表明,所提出的多目标优化模型在减少系统运行费用和污染物排放治理费用以及提高综合能效水平方面的综合效果更佳。
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