考虑介质温度的城市综合能源系统分布式蓄热装置配置

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随着城市化进程的加快和人民生活水平的提升,能源短缺和环境污染成为全社会要面对的严峻问题,能够有效促进可再生能源消纳、提升能源利用效率的综合能源系统逐渐成为学界广泛认同的发展方向。其中,城市电热综合能源系统可以通过电热两种能源系统间的协调优化,提升可再生能源消纳水平、降低系统运行成本,是建设绿色、清洁、高效的现代能源体系的关键环节之一。分布式蓄热装置具有运行灵活、投资成本小、建设周期短的特点,可以在不同热力节点辅助综合能源网络有序运行,对于提升热电耦合环节的调节灵活性,进一步增强系统可再生能源消纳能力具有积极意义。如何合理配置分布式蓄热装置,对于优化投资成本、提升系统运行经济性和环保性具有重要的现实意义。本文针对城市电热综合能源系统中的分布式蓄热装置配置问题展开研究,主要工作如下:1)给出了一种城市电热综合能源系统典型结构和设备模型。其中,以水蓄热与电加热-相变蓄热为对象,分析了其内部结构、连接方式以及换热过程,建立了考虑介质温度的分布式蓄热装置模型。针对城市热力网络,分别建立了其水力工况模型和热力工况模型,给出了包括热源、换热站在内的热网温度传输延时特性模型。2)综合考虑热网温度传输延时特性和分布式蓄热装置介质温度特性,提出了一种城市电热综合能源系统分布式蓄热双层优化配置模型。上层以系统综合年化总成本最小为目标,对蓄热装置配置节点和容量进行优化。下层以典型日运行成本最小为目标,对热电联产和火电机组出力、蓄热装置的蓄热和放热功率等运行参数进行优化,通过上层与下层交替迭代获得分布式蓄热装置的最优配置方案。3)通过算例系统对本文所提模型的有效性进行了验证,探讨了不同蓄热装置、负荷类型、风电接入容量对蓄热装置配置方案的影响,并对分布式与集中式蓄热装置配置方案进行了对比分析。最后,通过分析可知考虑介质温度的城市综合能源系统分布式蓄热装置配置助于进一步实现对于蓄热装置热交换功率的精确控制,提升热力网络的调节能力,降低设备投资成本和系统运行成本,提升系统经济性。
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