(广东电网有限责任公司云浮供电局 广东云浮 527300)
摘要：区域型DES/CCHP互联结构是以多个区域型DES/CCHP为衔接点，通过环状冷/热网和电能辐射网组合连接，使各个区域型DES/CCHP单元之间相互连接、互为备用。该系统将DES/CCHP与冷热网、可再生能源系统（太阳能，风能）、储能系统（插电式混合电动汽车、热储能装置）和大电网联合集成，以实现多种能源的高效、梯阶、互补利用。在此结构基础之上，以最小天然气购买成本、购电成本和碳排放成本为多目标函数，构建了多个区域型DES/CCHP彼此相互连接的协同优化调度模型。最后通过IEEE-15节点系统为例开展数值仿真，验证了本文构建的个多源区域型DES/CCHP互联系统比独立运行的DES/CCHP系统具有更好的经济效益、环境效益、调峰效果和运行可靠性。
These energy busesare interconnected as a ring heating/cooling network and a radial power grid to implement mutually complementary reserves of energy hubs. Moreover, the bi-directional energy flows between prosumer and the main grid are also analysed. Finally case studies are undertaken on the 15-node multi-energy prosumer system, it is proved that the interconnected DES/CCHP has better economic benefit，environmental benefit, effect of shaving the regional peak loads and operation reliability than the independent operation of each other DES/CCHP.
0 引言
随着人们对DES/CCHP的重视以及相关技术的发展，有关DES/CCHP优化调度方面的研究也逐步得到了深入探索和完善。文献[17-19]分析了以热定电和以电定热两种运行策略对DES/CCHP运行成本和二氧化碳排放量的影响。文献[20-21]构建的DES/CCHP经济优化模型是以多种运行成本最小为多目标函数，通过比较分析了不同的性能参数对DES/CCHP经济运行的影响，结果得出在负荷给定的情况下天然气价格是影响系统经济运行的最关键因素。文献[25]以包含风力发电、太阳能发电、燃料电池、储能、DES/CCHP的微网为例，构建了计及附加机会收益的动态调度模型，并利用模拟退火算法与粒子群算法的结合求解该模型，其仿真结果显示计及附加机会收益的DES/CCHP优化模型能减少微网的运行成本。文献[26]首次提出了采用母线结构来描述含可再生能源的DES/CCHP结构的工作原理，通过母线之间的能量关系揭示了各个装置之间存在着耦合关系，并基于此结构建立了微网优化调度模型。文献[27]构建的计及可再生能源发电的热电联供优化模型综合考虑了风力发电、太阳能光伏发电、热电负荷的随机性特性，分析了4种不同的运行方式对系统总运行成本的影响。文献[28]针对夏季和冬季不同的电能需求和天然气费率结构，采用不同的调度策略，在夏季通过减少负荷高峰时期购电量来降低系统运行成本，在冬季则主要保持联络线的功率稳定，同时通过与可再生能源协调优化调度达到充分利用清洁绿色能源的目的。
1 多源区域型DES/CCHP互联系统结构
多源区域型DES/CCHP互联系统结构是以多个区域型DES/CCHP为衔接点，通过环状冷/热网和电能辐射网组合连接，使各个区域的DES/CCHP之间相互连接、互为备用。其结构如图1-1所示。在满足整个互联系
统总冷热电负荷需求和各设备运行约束的前提下，通过与大电网、可再生能源系统、各个DES/CCHP单元燃气系统的协同优化调度，实现整个互联系统的经济运行。
2.4多源区域型DES/CCHP互联系统的协同优化调度数学建模
2.2.1目标函数
含多个DES/CCHP互联的协同优化调度模型是以最小化日运行成本为目标函数。总运行成本包括天然气购买成本、电能购买成本（考虑电能回馈收益）和碳排放治理成本。目标函数如下所示：
（2）冷热电能供需平衡约束：
3算例仿真及结果分析
3.1系统参数
以IEEE-15节点系统为例开展数值仿真（如图4-3所示），验证所提模型及其算法的有效性。本章设定包含3个区域型DES/CCHP单元，分别位于生产节点3、5、13，每个区域能源中心都包括DES/CCHP、电动汽车EV、光伏电板PV、蓄热式电锅炉和热储能系统TES，其中只有第一个单元中含有风力发电厂。其他节点都为包含冷热电负荷的负荷节点。能源中心1主要满足节点1、4的工业区负荷需求；能源中心2主要满足节点6、7、8、9、10、11、12的商业区负荷需求；能源中心3则主要满足节点2、14、15的居民区负荷需求。系统的相关参数设置和第三章给出的参数相同。但3个区域型DES/CCHP单元是通过电力辐射网和冷热网环网相互连接的，因此在各个区域型DES/CCHP单元之间存在冷热电能的交换。图4-5中的红色虚线代表热能的交换，蓝色虚线代表冷能的交换。
优化根据典型日的冷热电负荷需求，其算例结果分析分为正常运行、故障运行和独立运行三种情况。
3.2 系统运行成本分析
系统成本包括每个能源中心的购买的天然气成本、购电成本、回馈电收益、二氧化碳排放成本以及互联系统的总运行成本。表3-1表示互联系统正常运行和故障运行情况下的运行成本。
表3.1互联系统运行情况下的成本
优化根据典型日的冷热电负荷需求，其算例结果分析分为正常运行、故障运行和独立运行三种情况。
3.2 系统运行成本分析
系统成本包括每个能源中心的购买的天然气成本、购电成本、回馈电收益、二氧化碳排放成本以及互联系统的总运行成本。表3-1表示互联系统正常运行和故障运行情况下的运行成本。
4 结论
文章提出了基于冷/热能环网和电能辐射网的多个DES/CCHP相互连接、互为备用的联供系统结构。然后构建了多源区域型DES/CCHP互联系统的协同优化调度数学模型。在满足多约束的条件下，通过MATLAB调用基于分支定界法的BMIBNB Global solver对模型进行求解，得到了互联系统的碳排放成本、购电成本和回馈电收益、总运行成本以及各供能设备的出力。最后通过与DES/CCHP独立运行的仿真结果进行比较分析，验证了DES/CCHP互联系统比独立运行的DES/CCHP更经济、更可靠、更环保。此外通过比较两种结构各时段的购电量与回馈电量可得出多源区域型DES/CCHP互联系统比区域型DES/CCHP独立运行的削峰填谷效果更加显著。
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论文作者:王亦,林海明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/23
标签：成本论文; 系统论文; 互联论文; 冷热论文; 负荷论文; 电能论文; 区域论文; 《电力设备》2017年第25期论文;