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考虑电热气耦合的综合能源系统规划方法

电力系统及其自动化学报Proceedings of the CSU-EPSA Vol.31No.1 Jan.2019

第31卷第1期

2019年1月

考虑电热气耦合的综合能源系统规划方法

雷金勇1,于力1,郭晓斌1,李鹏2,李程2,吴玉生3

(1.南方电网科学研究院有限责任公司,广州510000;2.智能电网教育部重点实验室(天津大学),天津300072;3.南京四方亿能电力自动化有限公司,南京211111)摘要:为了确定综合能源系统中能源设备类型和容量的最优配置,本文提出了一种考虑电、热、气耦合的综合能源系统(IES)设备选型及容量规划方法。首先从可选设备的类型和输入能源的形式出发,建立IES的基本架构。在此基础上,针对设备选型及容量规划问题,建立了以年综合费用最小为目标函数的优化模型,采用混合整数线性规划算法,对设备类型和容量同时进行优化。最后以某IES园区为实例,给出了不同场景下的规划方案,并验证了所提方法的有效性。

关键词:综合能源系统;设备选型;容量规划;混合整数线性规划

中图分类号:TM74文献标志码:A文章编号:1003-8930(2019)01-0019-06

DOI:10.19635/https://www.docsj.com/doc/309069462.html
ki.csu-epsa.000111

Planning Method for Integrated Energy System with the Consideration of Coupling among

Power,Heat,and Gas

LEI Jinyong1,YU Li1,GUO Xiaobin1,LI Peng2,LI Cheng2,WU Yusheng3(1.Electric Power Research Institute,China Southern Power Grid,Guangzhou510000,China;

2.Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education(Tianjin University),Tianjin300072,China;

3.Nanjing Sifang E-Power Automation Co.,Ltd,Nanjing211111,China)

Abstract:To determine the optimal configuration of types and capacities for energy equipment in an integrated energy system(IES),a method of equipment selection and capacity planning for the IES is presented with the consideration of the coupling among power,heat,and gas.First,starting from the types of optional equipment and the form of input en?ergy,the basic framework of the IES is established.On this basis,aiming at the problems in equipment selection and capacity planning,an optimization model is set up with the minimum annual comprehensive cost as the objective func?tion.The mixed integer linear programming(MILP)algorithm is adopted to optimize the types and capacities of the equipment simultaneously.Finally,an IES park is taken as an example,and the planning schemes under different sce?narios are given.Moreover,the effectiveness of the proposed method is verified.

Keywords:integrated energy system(IES);equipment selection;capacity planning;mixed integer linear programming (MILP)

随着能源和环境问题的日益严峻,如何提高能源利用效率并尽可能减少用能过程带来的环境污染,已成为能源领域的重要课题。综合能源系统

IES(integrated energy system)集制冷、供热及发电于一体,不仅可以通过能量的梯级利用提高一次能源利用率,而且在减少排放方面也表现出较大的优势[1-3]。因此,IES已成为未来能源技术的重要发展趋势,其规划与运行是其中的研究热点。

IES主要由综合能源站和冷、热、电管网组成,其中IES能否高效、经济、环保地运行,取决于综合能源站的设备选型及容量规划。综合能源站规划的基本思路是,首先根据园区负荷、可选设备类型、能源形式等要素,确定综合能源站的基本结构及设备与负荷间的连接关系;其次,针对不同的目标进行运行模拟,优选出使目标最优的综合能源设备类型与容量配置的组合。

为了确定最优的综合能源设备类型和容量,国内外学者们已提出了多种经济类、环境类、能耗类等目标函数[4-6]。文献[7]提出了能源集线器EH(en?

ergy hub)的概念,并以能源集线器损耗费用最小为

收稿日期:2018-09-14;修回日期:2018-12-03网络首发时间:2018-10-3112:21基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFB0901300)