多能互補建筑能源系統(tǒng)電熱儲能容量優(yōu)化配置

發(fā)布時間：2020-10-16 02:22

　　推廣儲能設(shè)備在建筑能源系統(tǒng)中的使用對擴大可再生能源的就地消納、促進削峰填谷、降低建筑用能成本具有重要意義,'有利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行,實現(xiàn)我國碳減排目標(biāo)。在含有多種能源利用形式的多能互補建筑能源系統(tǒng)中,電儲能與熱儲能是常用的儲能技術(shù),協(xié)調(diào)兩種儲能設(shè)備的容量配置是保持系統(tǒng)高能效、低成本運行的關(guān)鍵。而電熱混合儲能容量配置涉及建筑能源系統(tǒng)生命周期內(nèi)電熱協(xié)同運行調(diào)度,是配置與運行耦合的多能流復(fù)雜優(yōu)化問題。針對電儲能與熱儲能的混合配置問題,本文研究了多能互補建筑能源系統(tǒng)組件特性與電熱儲能運行機理,提出基于電熱儲能協(xié)同優(yōu)化運行的電熱儲能容量配置優(yōu)化模型與求解算法,并設(shè)計開發(fā)建筑能源系統(tǒng)半實物仿真平臺用于優(yōu)化方法的實際驗證。本文的主要研究工作如下:首先,介紹本文研究的多能互補建筑能源系統(tǒng)及其組件模型,包括光伏發(fā)電、蓄電池、地源熱泵、蓄能水池;在考慮系統(tǒng)多能量流協(xié)同調(diào)度的基礎(chǔ)上建立儲能容量配置雙層非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型,包括上層配置優(yōu)化模型與下層運行優(yōu)化模型;依據(jù)模型非線性特征和配置運行耦合關(guān)系設(shè)計自適應(yīng)遺傳算法與混合整數(shù)線性規(guī)劃結(jié)合的雙層求解算法。然后,運用多案例仿真方式,驗證所提優(yōu)化模型及求解算法的有效性,并分析了建筑負(fù)荷結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)并網(wǎng)限制、儲能價格對建筑能源系統(tǒng)儲能容量優(yōu)化配置的影響規(guī)律,得出適用于不同運行場景的電熱儲能配置策略。最后,給出建筑能源系統(tǒng)儲能容量配置優(yōu)化方法在設(shè)計規(guī)劃階段與實際運行階段的應(yīng)用形式,設(shè)計開發(fā)建筑能源系統(tǒng)半實物仿真運行平臺,模擬實際系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度過程,證明優(yōu)化方法的實用性和可行性。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU83
【部分圖文】：

分段線性化,電功率,負(fù)荷率,時段

電熱儲能容量雙層優(yōu)化模型中，下層運行優(yōu)化模型的決策變量是每個調(diào)度時??段的能量流變化，包含連續(xù)變量與離散變量，電熱儲能設(shè)備容量作為參數(shù)參與優(yōu)??化計算，該模型為混合整數(shù)非線性規(guī)劃。通過圖２４的計算流程可知，下層模型??在求解過程中被上層反復(fù)調(diào)用，上層遺傳算法中每一代的每一個粒子，也就是每??一組電熱儲能容量組合，都需要通過下層模型計算運行成本，因此對下層模型的??求解速度要求較高。??１）分段線性化??本文２．３．３中構(gòu)建的下層運行優(yōu)化模型為混合整數(shù)非線性規(guī)劃，非線性因素??增加了模型求解復(fù)雜度，無法使用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法快速求解，為提高求解速度，將??非線性模型進行分段線性化，將下層問題轉(zhuǎn)化為混合整數(shù)線性規(guī)劃，便于調(diào)用商??業(yè)求解器求解。??模型中的非線性部分存在于地源熱栗性能模型中，如式（２－９）?（２－１０）所示，??該部分模型連續(xù)、單調(diào)，滿足進行分段線性化的基本特征。將ＣＯＰ模型代入地??源熱栗電功率模型（２－７）?（２－８）中

冷熱負(fù)荷,仿真模型

數(shù)據(jù)由軟件仿真得到，使用ＴＲＮＳＹＳ瞬態(tài)過程模擬軟件，根據(jù)建筑物信息建立??建筑模型，以濟南市典型年天氣數(shù)據(jù)作為模型輸入，以建筑內(nèi)人員活動規(guī)律與舒??適度要求為約束，可模擬計算出該建筑的全年逐時冷熱負(fù)荷，仿真模型如圖３－１??所示。??時間＾????，＂Ｓ?ｌｅｗ?Ａｌｉｋ?ｉ－??濟南典型牽氣Ｓ數(shù)捤?建息?累加?Ｈ轉(zhuǎn)、?員荷打印??Ｉ—？—§?＾Ｌ??員荷輸出??圖３－１建筑冷熱負(fù)荷ＴＫＮＳＹＳ仿真模型??光伏發(fā)電數(shù)據(jù)由軟件仿真得到，使用ＴＲＮＳＹＳ瞬態(tài)過程模擬軟件，根據(jù)光伏??發(fā)電系統(tǒng)信息建立光伏模型，以濟南市典型年天氣數(shù)據(jù)作為模型輸入，可模擬計??算出光伏發(fā)電系統(tǒng)的全年發(fā)電量，仿真模型如圖３－２所示。??３１??

光伏發(fā)電,仿真模型