隨著全球氣候變暖,能源與環(huán)境問題日益突出,CO_2排放超標問題受到世界各國廣泛的關注。風電作為可再生能源具有零排放、來源廣等特點,但是棄風消納問題阻礙了風電的發(fā)展。尤其,我國的“三北”地區(qū)冬季供熱容易出現(xiàn)“風熱沖突”的問題,使風電并網(wǎng)空間不足,導致棄風問題嚴重,碳排放量增多。本文針對上述問題,提出了包含風電、熱電、火電在內的電熱聯(lián)合系統(tǒng),通過儲熱裝置和電鍋爐協(xié)調供熱,實現(xiàn)了電熱能源系統(tǒng)的靈活運行。本文的具體內容如下:首先,研究了含儲熱熱電機組的運行機制以及棄風消納原理;分析了電鍋爐的風轉熱機制,電鍋爐既能作為電負荷又能作為熱源,充分利用夜間的廉價電,提高系統(tǒng)調峰的能力;從源荷互動角度出發(fā),研究了柔性負荷響應的調峰原理。其次,針對“三北”地區(qū)冬季夜間棄風問題,在儲熱裝置促進風電消納原理的基礎上,提出了啟停電鍋爐與儲熱裝置協(xié)調供熱的風電消納模型,推導了滿足棄風消納的儲熱裝置放熱功率與電鍋爐啟動電功率的關系,對系統(tǒng)的風電消納水平、經(jīng)濟環(huán)境成本進行研究。針對處理電、熱模型運行數(shù)據(jù)的不可行解,采用改進粒子群自調節(jié)優(yōu)化算法對模型進行求解。仿真算例對4種供熱方式下系統(tǒng)的風電消納水平、煤耗成本以及碳排放成本進行分析,驗證了所提模型的準確性。最后,為了促使用戶承擔起碳排放的責任,提出了含柔性負荷響應的電熱聯(lián)合系統(tǒng)低碳經(jīng)濟調度模型,以綜合發(fā)電成本最小和碳交易成本最小為優(yōu)化目標。在改進粒子群自調節(jié)優(yōu)化算法的基礎上,采用偏小型模糊滿意度的折中策略求多目標函數(shù)最優(yōu)解。仿真算例分析了不同運行方式、不同場景下系統(tǒng)風電消納情況以及低碳經(jīng)濟效益,隨后研究了不同碳價對優(yōu)化結果的影響。
【學位單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM614;TM73
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
        1.1.1 電熱聯(lián)合系統(tǒng)的發(fā)展
        1.1.2 風電發(fā)展面臨的問題
        1.1.3 電力行業(yè)低碳經(jīng)濟的發(fā)展
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 棄風消納的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 電力低碳經(jīng)濟的研究現(xiàn)狀
        1.2.3 需求側響應的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作
第2章 電熱聯(lián)合系統(tǒng)結構及風電消納分析
    2.1 電熱聯(lián)合系統(tǒng)的結構
    2.2 熱電機組分類與運行原理
        2.2.1 熱電機組的分類
        2.2.2 抽汽式熱電機組的運行特性
    2.3 含儲熱熱電機組運行機制與棄風消納原理分析
        2.3.1 儲熱裝置運行機制
        2.3.2 儲熱裝置促進棄風消納原理
    2.4 電鍋爐促進風電消納原理
    2.5 柔性負荷響應調峰原理
    2.6 本章小結
第3章 考慮啟停電鍋爐與儲熱裝置協(xié)調供熱的風電消納低碳經(jīng)濟調度
    3.1 系統(tǒng)優(yōu)化模型
        3.1.1 目標函數(shù)
        3.1.2 系統(tǒng)約束條件
        3.1.3 機組出力約束條件
    3.2 儲熱裝置放熱功率與電鍋爐啟動電功率的關系
    3.3 求解系統(tǒng)模型
        3.3.1 粒子群算法的基本理論
        3.3.2 改進粒子群自調節(jié)優(yōu)化算法求解系統(tǒng)模型
    3.4 算例仿真及分析
        3.4.1 算例數(shù)據(jù)
        3.4.2 系統(tǒng)模型仿真結果分析
    3.5 本章小結
第4章 考慮柔性負荷響應的電熱聯(lián)合系統(tǒng)低碳經(jīng)濟調度
    4.1 碳交易機制的引入
    4.2 柔性負荷響應參與調度優(yōu)化
        4.2.1 理論思想
        4.2.2 調度框架
    4.3 系統(tǒng)優(yōu)化調度模型
        4.3.1 碳交易成本目標函數(shù)
        4.3.2 碳交易機制下綜合發(fā)電成本目標函數(shù)
        4.3.3 約束條件
    4.4 協(xié)調供熱策略與模型求解
        4.4.1 低碳環(huán)境下系統(tǒng)儲熱裝置與電鍋爐協(xié)調供熱策略
        4.4.2 模型求解
    4.5 算例仿真及分析
        4.5.1 算例數(shù)據(jù)
        4.5.2 柔性負荷響應對系統(tǒng)低碳經(jīng)濟調度的影響
        4.5.3 系統(tǒng)模型仿真結果分析
    4.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果
致謝

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本文編號：2856825