隨著以風(fēng)電、光伏為代表的新能源技術(shù)在成本、效率、可靠性等方面優(yōu)勢(shì)的逐漸凸顯,其在電網(wǎng)中的滲透率也正在穩(wěn)步提高。然而,在裝機(jī)容量成倍增長(zhǎng)的同時(shí),受制于風(fēng)電和光伏出力的反調(diào)峰特性和波動(dòng)性,電網(wǎng)所面臨著新能源消納問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。在新能源高滲透率接入或以新能源為主力電源的場(chǎng)景下,如未來(lái)作為城市電網(wǎng)基本單元的新能源配網(wǎng)/微網(wǎng),“三北”地區(qū)電網(wǎng),以及獨(dú)立海島微網(wǎng),消納問(wèn)題更是尤為突出。近年來(lái),已經(jīng)有很多學(xué)者對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究,提出了以?xún)?chǔ)熱/冷、制氫、制淡為代表的基于負(fù)荷彈性的就地消納方案及策略。但是,結(jié)合并網(wǎng)型新能源微網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)和獨(dú)立微網(wǎng)場(chǎng)景在地理時(shí)空分布和經(jīng)濟(jì)生活訴求的差異化特征來(lái)看,目前的研究工作尚未充分發(fā)揮各種消納形態(tài)/消納設(shè)備的潛力和優(yōu)勢(shì),在儲(chǔ)熱/冷消納方案設(shè)計(jì)、制氫/制淡設(shè)備消納調(diào)度策略?xún)?yōu)化以及多時(shí)間尺度消納目標(biāo)協(xié)同等方面仍有可挖掘和提升的空間。因此,本文針對(duì)新能源高滲透率場(chǎng)景下的新能源發(fā)電就地消納技術(shù)展開(kāi)研究,圍繞儲(chǔ)熱/冷消納、制氫消納、制淡消納等多種新能源就地化彈性消納形態(tài)進(jìn)行探索,提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案和柔性運(yùn)行消納調(diào)度策略,并通過(guò)理論推導(dǎo)及仿真分析證明所提方案和策略的可行性和優(yōu)越性。在儲(chǔ)熱/冷消納方案設(shè)計(jì)方面,針對(duì)新能源微網(wǎng)側(cè)缺乏大容量、低自放損耗的儲(chǔ)熱/冷方案的問(wèn)題,提出一種基于建筑相變儲(chǔ)能系統(tǒng)的新能源微網(wǎng)儲(chǔ)熱/冷消納策略。在分析相變材料熱力性能的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)基于建筑相變材料的大容量、低自放儲(chǔ)熱消納模型,并建立其典型儲(chǔ)能配置條件下的電氣-熱力學(xué)聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化模型,對(duì)電-熱-環(huán)境參數(shù)高度耦合的微網(wǎng)綜合能源消納系統(tǒng)的熱力學(xué)儲(chǔ)能特性、溫度舒適度特性以及經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)進(jìn)行求解,通過(guò)仿真計(jì)算論證所提出儲(chǔ)熱/冷消納策略的有效性和優(yōu)越性。在制氫/制淡設(shè)備消納調(diào)度策略?xún)?yōu)化方面,提出了更加靈活、能充分挖掘消納設(shè)備功率調(diào)節(jié)能力的新能源發(fā)電就地消納調(diào)度算法。針對(duì)在現(xiàn)有調(diào)度策略中制氫設(shè)備僅被用來(lái)消納棄風(fēng)導(dǎo)致設(shè)備利用率低的問(wèn)題,提出包含常規(guī)火電機(jī)組、風(fēng)電場(chǎng)以及大型制氫設(shè)備的能源網(wǎng)日前消納調(diào)度策略。首先建立精確的制氫設(shè)備功率-效率特性模型,以評(píng)估產(chǎn)氫邊際成本;在考慮常規(guī)機(jī)組燃料成本及產(chǎn)氫收益的基礎(chǔ)上,權(quán)衡制氫設(shè)備和常規(guī)機(jī)組的功率分配,提出平衡氫氣產(chǎn)出收益和煤炭等化石能源消耗的消納調(diào)度策略,以能源網(wǎng)利益最大化為目標(biāo)對(duì)常規(guī)機(jī)組和制氫設(shè)備的日運(yùn)行調(diào)度控制策略進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)化,并采用改進(jìn)的群體搜索算法對(duì)其進(jìn)行求解。通過(guò)典型能源網(wǎng)的算例仿真驗(yàn)證該策略的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。針對(duì)現(xiàn)有獨(dú)立海島微網(wǎng)調(diào)度策略中不考慮制淡設(shè)備功率調(diào)節(jié)能力,導(dǎo)致新能源消納成本高的問(wèn)題,首先建立反滲透制淡設(shè)備的物料平衡和能量平衡分析模型,分析該設(shè)備的功率-效率特性曲線(xiàn);隨后以燃料及蓄電池使用成本最少為目標(biāo)建立風(fēng)/光/柴/蓄獨(dú)立海島微網(wǎng)的日前運(yùn)行消納調(diào)度策略。通過(guò)典型微網(wǎng)的算例仿真驗(yàn)證該策略的合理性與經(jīng)濟(jì)性。在多時(shí)間尺度消納目標(biāo)協(xié)同方面,針對(duì)具有功率-效率特性的消納設(shè)備難以兼顧削峰填谷和平抑波動(dòng)目標(biāo)的問(wèn)題,提出一種基于多時(shí)間尺度協(xié)同的獨(dú)立海島新能源發(fā)電柔性運(yùn)行消納策略。首先定義柔性功率負(fù)荷的概念,以普適性地描述對(duì)投入時(shí)間不敏感,但是對(duì)工作功率敏感的消納設(shè)備;隨后以含制淡設(shè)備的獨(dú)立海島微網(wǎng)為典型場(chǎng)景,提出適用于柔性功率負(fù)荷的目標(biāo)功率-截止功率指標(biāo)和基于該指標(biāo)的微網(wǎng)協(xié)同調(diào)度策略,并設(shè)計(jì)基于類(lèi)Benders分解的調(diào)度優(yōu)化快速求解算法對(duì)該優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解。算例分析結(jié)果表明,該策略通過(guò)在日前層面對(duì)實(shí)時(shí)波動(dòng)平抑帶來(lái)效率損失的評(píng)估,可實(shí)現(xiàn)削峰填谷和平抑波動(dòng)目標(biāo)之間的協(xié)同。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TM73
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 新能源發(fā)電就地消納新形態(tài)
    1.3 新能源發(fā)電就地消納領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
    1.4 新能源發(fā)電就地消納面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
    1.5 論文的主要工作及章節(jié)安排
2 基于建筑相變儲(chǔ)能的分布式新能源發(fā)電靈活消納策略
    2.1 引言
    2.2 相變材料特性
    2.3 建筑相變儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)施方案
    2.4 儲(chǔ)能系統(tǒng)電氣-熱力學(xué)聯(lián)合模型
    2.5 運(yùn)行消納優(yōu)化調(diào)度模型
    2.6 仿真分析
    2.7 本章小結(jié)
3 計(jì)及大型制氫設(shè)備效率的規(guī)�；履茉窗l(fā)電高效消納策略
    3.1 引言
    3.2 制氫設(shè)備建模
    3.3 區(qū)域性能源網(wǎng)新能源發(fā)電高效消納策略
    3.4 非線(xiàn)性調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題求解算法
    3.5 仿真分析
    3.6 本章小結(jié)
4 計(jì)及制淡設(shè)備效率的獨(dú)立海島新能源發(fā)電柔性消納策略
    4.1 引言
    4.2 制淡設(shè)備建模
    4.3 獨(dú)立海島新能源發(fā)電柔性消納策略
    4.4 仿真分析
    4.5 本章小結(jié)
5 基于多時(shí)間尺度協(xié)同的獨(dú)立海島新能源發(fā)電柔性消納策略
    5.1 引言
    5.2 柔性功率負(fù)荷及適應(yīng)其功率-效率特性的消納調(diào)度思路
    5.3 考慮柔性功率負(fù)荷功率-效率特性的孤島微網(wǎng)運(yùn)行消納調(diào)度算法
    5.4 求解算法
    5.5 仿真分析
    5.6 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文及專(zhuān)利目錄
附錄2 攻讀博士學(xué)位期間參與的課題研究情況

【參考文獻(xiàn)】

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