【摘要】：隨著全球能源危機(jī)和環(huán)境污染的持續(xù)加重,發(fā)展新能源和提高能源利用率已備受世人關(guān)注。然而,新能源雖發(fā)展迅速但受到波動(dòng)性和隨機(jī)性等不穩(wěn)定性因素的影響,其并網(wǎng)利用仍存在諸多問(wèn)題,導(dǎo)致我國(guó)西北地區(qū)棄風(fēng)、棄光的浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重,壓縮空氣儲(chǔ)能相比其他儲(chǔ)能技術(shù)具有壽命長(zhǎng)、容量大、選址靈活等優(yōu)勢(shì),近年來(lái)國(guó)內(nèi)外都取得了飛速發(fā)展,更因其壓縮和膨脹過(guò)程具有天然的冷熱電接口,可與傳統(tǒng)的三聯(lián)供系統(tǒng)通過(guò)多能互補(bǔ)的方式相結(jié)合,三聯(lián)供系統(tǒng)本身能量梯級(jí)利用的原則就能極大的提高能源利用率,兩者耦合后,合理的規(guī)劃與運(yùn)行策略可充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì),降低成本、更加高效的利用能源。基于之前的研究,本文研究了一種含壓縮空氣儲(chǔ)能的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng),將壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)與常規(guī)以?xún)?nèi)燃機(jī)為核心的三聯(lián)供系統(tǒng)通過(guò)多種接口耦合,共同為向用戶(hù)提供能量,同時(shí)電網(wǎng)和燃?xì)忮仩t等作為補(bǔ)充確保能源的供應(yīng)充足。內(nèi)燃機(jī)是系統(tǒng)的主要供能來(lái)源,壓縮空氣儲(chǔ)能作為電網(wǎng)和內(nèi)燃機(jī)兩者的調(diào)峰設(shè)備,吸收電網(wǎng)富余的新能源或谷電進(jìn)行充電,在用電峰值時(shí)段進(jìn)行膨脹放電。建立了內(nèi)燃機(jī)、換熱器、壓縮機(jī)和膨脹機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的數(shù)學(xué)模型,在模型基礎(chǔ)上重點(diǎn)分析了兩大子系統(tǒng)的冷熱電輸出特性,包括其輸出的電熱比、效率等,表明系統(tǒng)具有很寬的輸出范圍,可滿(mǎn)足用戶(hù)不同的負(fù)荷需求,為后期運(yùn)行調(diào)節(jié)做好了理論鋪墊。針對(duì)不同的供能來(lái)源組合,研究了系統(tǒng)的幾種工作模式。系統(tǒng)做到全局優(yōu)化,必須從建設(shè)時(shí)期設(shè)備選型開(kāi)始,合適的設(shè)備型號(hào)容量是運(yùn)行優(yōu)化的基礎(chǔ),同時(shí)會(huì)制約后期的運(yùn)行優(yōu)化,而后期運(yùn)行控制策略的不同也會(huì)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備有所要求和影響,這是一類(lèi)多時(shí)間尺度優(yōu)化問(wèn)題,對(duì)此,本文采用雙層優(yōu)化方法來(lái)進(jìn)行優(yōu)化求解,通過(guò)設(shè)置不同層級(jí)的優(yōu)化函數(shù)來(lái)解決前后期的矛盾,全局目標(biāo)具有更高的優(yōu)先級(jí),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下層運(yùn)行的尋優(yōu)。本文結(jié)合算法發(fā)展水平和實(shí)際需求,編寫(xiě)雙層優(yōu)化算法,上層以現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品、壓縮空氣儲(chǔ)能容量和電網(wǎng)最大輸入功率為變量,下層采用遺傳算法優(yōu)化輸出。最后,在能量模型和所編算法基礎(chǔ)上,給出了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析的雙層優(yōu)化模型,上層以包含設(shè)備成本和運(yùn)行時(shí)各種成本的整體投資為優(yōu)化目標(biāo),下層以運(yùn)行時(shí)的成本為目標(biāo)函數(shù)。以北京市某酒店的負(fù)荷數(shù)據(jù)為例進(jìn)行了模型和算法的分析研究,結(jié)果表明,上下層要求的最優(yōu)容量配置不同,此時(shí)以上層最優(yōu)值為準(zhǔn),確定上層最優(yōu)容量后,可自上而下得到此時(shí)的下層最優(yōu)運(yùn)行方案,與其他既定控制策略的供能系統(tǒng)相比本相同具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),本文所做工作對(duì)算法研究和實(shí)際工程建設(shè)都具有重要的參考意義。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK02;TM73
【圖文】：

損耗■逡逑圖１－３傳統(tǒng)供能系統(tǒng)邐圖１－４冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)逡逑與傳統(tǒng)供能系統(tǒng)發(fā)電效率一般只有３０％左右（圖１－３），大量的熱能隨著煙逡逑氣和缸套水浪費(fèi)掉，造成了極大的能源浪費(fèi)，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)利用換熱器等余熱逡逑回收裝置將原本廢棄的熱量回收用于供熱或制冷，可以極大的提高系統(tǒng)的整體效逡逑率，系統(tǒng)熱效率可達(dá)８０％邋（圖１－４）。逡逑２逡逑

％逡逑損耗■逡逑圖１－３傳統(tǒng)供能系統(tǒng)邐圖１－４冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)逡逑與傳統(tǒng)供能系統(tǒng)發(fā)電效率一般只有３０％左右（圖１－３），大量的熱能隨著煙逡逑氣和缸套水浪費(fèi)掉，造成了極大的能源浪費(fèi)，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)利用換熱器等余熱逡逑回收裝置將原本廢棄的熱量回收用于供熱或制冷，可以極大的提高系統(tǒng)的整體效逡逑率，系統(tǒng)熱效率可達(dá)８０％邋（圖１－４）。逡逑２逡逑

隨著可再生能源發(fā)電的不斷發(fā)展，其間歇性、波動(dòng)性等缺點(diǎn)也給電網(wǎng)的可靠逡逑穩(wěn)定帶來(lái)了巨大的沖擊，使電網(wǎng)承受?chē)?yán)峻的考驗(yàn)規(guī)�；碾娔艽鎯�(chǔ)是逡逑決這一問(wèn)題的重要手段之一２０１４年１１月，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)“能源發(fā)逡逑略行動(dòng)計(jì)劃”，首次將儲(chǔ)能作為“９個(gè)重點(diǎn)創(chuàng)新領(lǐng)域”和“２０個(gè)重點(diǎn)創(chuàng)新方逡逑之一寫(xiě)入到國(guó)家級(jí)能源規(guī)劃文件，其戰(zhàn)略地位得到了進(jìn)一步提升。逡逑１９４９年Ｓｔａｌ邋Ｌａｖａｌ首次提出使用壓縮空氣儲(chǔ)能，此后這一新的儲(chǔ)能技術(shù)便受逡逑廣泛的關(guān)注，德國(guó)在１９７８年建成世界上第一座商業(yè)化運(yùn)行的壓縮空氣儲(chǔ)能逡逑Ｈｕｎｔｏｒｆ，發(fā)電功率２９０ＭＷ，美國(guó)在１９９１年建設(shè)了邋１１０ＭＷ的ＭｃＩｎｔｏｓｈ壓逡逑氣儲(chǔ)能電站并投入商業(yè)化運(yùn)行，這兩座成功運(yùn)行的壓縮空氣電站都屬于補(bǔ)燃逡逑縮空氣儲(chǔ)能，仍需要燃燒天然氣。２０１０年美國(guó)ＳｕｓｔａｉｎＸ公司提出等溫壓縮逡逑儲(chǔ)能技術(shù)，這一技術(shù)可有效減少整個(gè)過(guò)程中的熱量損失，提高整體效率。英逡逑在研究液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)，此外，法國(guó)、以色列及日本等國(guó)家也都在壓縮空逡逑技術(shù)方面取得了一定的進(jìn)展。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2784494