【摘要】：對于主動配電網(wǎng)、微電網(wǎng),一般存在電力系統(tǒng)單獨(dú)規(guī)劃、單獨(dú)運(yùn)行的特征,電、熱、氣網(wǎng)之間普遍缺少協(xié)同、交互,無法高效實現(xiàn)可再生能源消納、多網(wǎng)流耦合控制以及能量梯級優(yōu)化。隨著可再生能源發(fā)電的普及應(yīng)用,以風(fēng)電、光伏、熱泵為代表的分布式供能系統(tǒng)在用戶側(cè)不斷集成,形成以需求側(cè)用戶為主體的電-熱聯(lián)合型微網(wǎng)。為匹配用戶側(cè)電、熱等多種用能需求,電-熱聯(lián)合型微網(wǎng)以熱電聯(lián)供系統(tǒng)為建設(shè)核心,因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)同利用新能源與傳統(tǒng)能源,同時滿足熱電聯(lián)供系統(tǒng)中可再生能源消納、微網(wǎng)功率波動抑制、系統(tǒng)優(yōu)化管理與調(diào)節(jié)等服務(wù)。電能、熱能的協(xié)同控制是電-熱聯(lián)合型微網(wǎng)中熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵特征,基于電制熱與熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)將電力網(wǎng)與熱力網(wǎng)進(jìn)行耦合,優(yōu)化配置電儲能容量,減少微網(wǎng)整體投資成本,同時在很大程度上提升分布式可再生能源綜合消納能力,有效抑制微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率波動,實現(xiàn)多種能量的協(xié)同供給與梯級利用。本文圍繞電-熱聯(lián)合型微網(wǎng)的能量管理與控制,具體研究短時間尺度下的微網(wǎng)功率波動平抑方法以及長時間尺度下的微網(wǎng)能量優(yōu)化管理方法。取得成果如下:(1)基于電熱泵的運(yùn)行控制靈活性,對平滑電-熱聯(lián)合型微網(wǎng)中分布式可再生能源的功率波動進(jìn)行了深入分析�？紤]蓄電池、超級電容的荷電狀態(tài),以及電熱泵的實時運(yùn)行特性,在能量管理控制中心的調(diào)節(jié)下,對熱泵-電儲能混合系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同耦合控制,最終實現(xiàn)可再生能源發(fā)電的功率平滑。將熱泵應(yīng)用于多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng),降低了蓄電池的容量投資成本,增加了電儲能的使用壽命,實現(xiàn)了微網(wǎng)功率波動平抑。(2)通過考慮群控?zé)岜玫募厚詈峡刂萍夹g(shù),同時配合儲能系統(tǒng)充放電特性,在多能協(xié)同綜合能源系統(tǒng)中對聯(lián)絡(luò)線功率波動進(jìn)行抑制。能量管理與控制中心分析分布式電源出力信號、用戶電熱需求信號、熱泵群的運(yùn)行狀態(tài)信號以及微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線狀態(tài)信號,將電熱泵群作為電-熱轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備,建立電熱泵群啟停狀態(tài)模型,分析電熱泵群啟停狀態(tài)的集群控制算法,最終得到電熱泵群的實時啟停狀態(tài)數(shù)列�；陔姛岜门c儲能系統(tǒng)的出力罰值,將聯(lián)絡(luò)線波動功率在兩者間進(jìn)行分配,以得到熱泵、儲能系統(tǒng)的運(yùn)行出力值。(3)基于峰、平、谷不同時段對應(yīng)的電價設(shè)計相應(yīng)的能量管理約束條件,得到匹配削峰與供暖需求的熱空調(diào)供暖系統(tǒng)能量管理與優(yōu)化方法,該方法可以得到高效的能量管理模型,進(jìn)行高效的削峰,同時實現(xiàn)微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。儲熱水箱具有大幅度、長時間的削峰效果,因此熱空調(diào)供暖系統(tǒng)能夠在很大程度上對電力網(wǎng)進(jìn)行削峰。對于電-熱聯(lián)合型微網(wǎng)的運(yùn)行與控制,熱空調(diào)供暖系統(tǒng)具有很強(qiáng)的電熱耦合調(diào)控功能。最后對全文作了總結(jié),指出進(jìn)一步研究的方向。
【圖文】：

能源危機(jī)和環(huán)境污染的雙重壓力促使現(xiàn)有能源消費(fèi)模式必須進(jìn)行改革轉(zhuǎn)型，節(jié)能環(huán)保升為國家戰(zhàn)略，國際社會和國內(nèi)各級政府都高度關(guān)注。多能互補(bǔ)作為轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方現(xiàn)能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型、實施能源革命的重大舉措，逐漸成為節(jié)能環(huán)保政策和研究方向前沿[1-隨著能源互聯(lián)網(wǎng)研究的不斷深入，在多能互補(bǔ)場景中采用電、冷、熱、氣等多類能源實合規(guī)劃以及多能互動，建立包含多能互補(bǔ)特性的綜合能源系統(tǒng)已成為該領(lǐng)域研究熱點[當(dāng)前，一般類型的主動配電網(wǎng)、微電網(wǎng)等用戶側(cè)配電系統(tǒng)始終存在單獨(dú)規(guī)劃、單獨(dú)運(yùn)特征，電、熱、氣網(wǎng)之間普遍缺少協(xié)同、交互，無法高效實現(xiàn)多種能源間的可再生能源、多網(wǎng)流耦合控制以及能量梯級優(yōu)化[7][8]。隨著可再生能源發(fā)電的普及應(yīng)用，以風(fēng)電、、熱泵為代表的分布式供能系統(tǒng)在用戶側(cè)不斷集成，形成以需求側(cè)用戶為主體的電-熱型微網(wǎng)[9]。為匹配用戶側(cè)電、熱等多種用能需求，電-熱聯(lián)合型微網(wǎng)以熱電聯(lián)供系統(tǒng)為建心，因地制宜、統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)同利用新能源與傳統(tǒng)能源，同時滿足熱電聯(lián)供系統(tǒng)中可再源消納、系統(tǒng)優(yōu)化管理與調(diào)節(jié)等服務(wù)[10-13]。電能、熱能的協(xié)同控制是電-熱聯(lián)合型微網(wǎng)中熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵特征，電能流傳輸且運(yùn)行控制技術(shù)相對成熟，具備大范圍能量流集中、輸送與調(diào)配的平臺優(yōu)勢[14-16]；流慣性更大、儲熱成本更低，對不同能流間的耦合具有良好的適應(yīng)與耐受能力。在滿足需求的同時，基于電制熱與熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)將電力網(wǎng)與熱力網(wǎng)進(jìn)行耦合，優(yōu)化配置電儲能，減少微網(wǎng)整體投資成本，同時在很大程度上提升分布式可再生能源綜合消納能力，有制微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率波動，實現(xiàn)多種能量的協(xié)同供給與梯級利用。圖 1-1 給出了多能互補(bǔ)能源系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具體包括風(fēng)、光、儲以及熱泵等元件。

大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 電-熱聯(lián)合型微網(wǎng)圖 2-3 Cp隨 、 的變化情況圖 2-3 可得到如下結(jié)論：1）通過比較任何固定的葉尖速比 可以看出，如果 = 0，則 Cp為極限值。逐漸變大，，風(fēng)能系數(shù) Cp相對地會逐漸變小；2）對于任意固定槳葉，槳葉節(jié)距角 有且只有一個風(fēng)能系數(shù)極大值 Cp, max。過上面分析可以看出，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及槳距角的控制能夠高效地改變風(fēng)功率。節(jié)提出的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型是以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速-功率特性為基礎(chǔ)的，闡述。于單臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其輸入輸出特性可通過相關(guān)廠商提供的風(fēng)速-功率曲線獲曲線體現(xiàn)了在風(fēng)力發(fā)電機(jī)輪轂處風(fēng)速下產(chǎn)生的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率。典型風(fēng)速-功率曲線如圖 2-4 所示，此曲線是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下得到的（溫度 288.16K、5kg/m3以及大氣壓強(qiáng) 101.325Pa）。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM73;TU995

【參考文獻(xiàn)】

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