包含多种能源的综合能源系统优化运行控制文献综述

 2022-09-27 14:50:26

文献综述(或调研报告):

近几年,随着综合能源系统建设的不断深入,打破原有各供能系统单独规划、独立运行的既有模式,实现电/气/热(冷)多能源的协同供应,建设以安全可靠、经济高效、清洁环保为目标的综合能源供给系统,必将是未来的发展趋势。然而,综合能源系统构成复杂,不仅物理设备众多、能量交互信息量大,而且还存在多个供用能主体,对系统运行的合理决策与管理提出了新的挑战。

  1. 综合能源系统

综合能源系统是指一定区域内利用先进技术管理,整合区域内煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种能源,实现多种能源子系统之间的协调规划、优化运行,协同管理、交互响应和互补互济。其特指在规划、建设和运行等过程中,通过对能源的产生、传输与分配(能源网络)、转换、存储、消费等环节进行有机协调与优化后,形成的能源产供销一体化系统。综合能源微网是可以自治运行的能量系统,由能量管理设备、分布式能源装置、储能装置、能量转换装置和能源负荷组成;在结构上可分为能源输入(如供电、供气、供冷/热等网络)、转换(如CCHP机组、发电机组、锅炉、空调、热泵等)、存储(储电、储气、储热、储冷等)和输出等环节。

  1. 微能源网

微能源网是综合能源系统的一种。下面介绍一下微能源网的基本架构。

微能源网是集能源互联、转化、耦合、存储等功能于一体的小型综合能源供应系统,也是能源互联网的基本单位和重要组成部分,它强调能源的梯级利用和多能源的耦合转化,可以有效提高能源的利用率,降低用户的用能成本,同时减少对环境的污染。以其一次能源为天然气为核心时为例,加大对太阳能、风能、生物质能等可再生能源的利用,从而达到减少对煤炭、石油等传统化石能源的使用,满足节能减排的要求,来实现经济与环境的共赢。其基本架构如下:

图1 微能源网基本架构

多种一次能源在多能源耦合枢纽转换后在输出,从而来满足用户对不同负荷(电、气、热、冷)的需求。同时能源枢纽还会在供大于需时候进行储热、储电的动作,来保证能源的有效使用,并且还能提高供能的稳定性。并且,微能源网不仅可以独立运行,还可以与能源网络并网并联运行。当供大于需(能源产出有剩余)或需大于供(不能满足用户的负荷需求)的时候,还能够顺利地完成能量的传递,不至于出现网络瘫痪。

  1. 多能源耦合枢纽

其中多能源耦合枢纽的结构如下图2所示。此能源枢纽在传统CCHP系统的基础上进行改进,在热能处理环节加入了低温余热发电技术,并且加入了可再生能源,并储能。

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