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热电储混合系统经济效益评估模型探讨

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  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 日期:2022-05-02
  • 来源:上海论文网

电力论文哪里有?本文针对热电储混合系统改造项目的经济效益评估模型研究,首先,对热电储混合系统的储电装置-电锅炉-电热联合系统、储热装置-电锅炉-电热联合系统、储电装置-储热装置-电锅炉-电热联合系统三种系统结构进行了分析;对热电储混合系统的各项成本和系统的供电、供热收益进行了分析;总结了常用的指标赋权方法和经济效益评估方法以及各自的优缺点。

第1章   绪论

1.2.1  热电储混合系统研究现状

热电储混合的电热综合能源系统是解决北方冬季供暖地区新能源消纳问题的重要解决方案,目前针对热电储混合系统的研究主要在:对不同系统结构的模型研究、系统储能容量配置和系统优化调度策略三个方面。对于电热联合系统加入储能、电锅炉促进新能源消纳方面,文献[34]提出了在热电厂配置电锅炉的方法,解耦热电机组“以热定电”的约束,从而促进风电消纳,并通过对该方案的节煤效益进行评估验证该方法的有效性。文献[35]分析了风电供热的原理,根据风电出力特点以及热负荷特点,提出使用蓄热式电锅炉消纳风电供热的方案,通过案例证明了该方案能够有效的提高风电消纳能力。文献[36]分析储能装置对增加夜间电负荷水平,降低白天电负荷水平的作用,把储能系统引入区域风电消纳,建立区域联合的风电消纳模型,验证了储能系统对风电消纳的促进作用。文献[37]提出把储能装置引入电热 联 合 系 统 , 建 立 电 锅 炉 - 储 电 联 合 的 热 电 储 混 合 系 统 模 型 , 使 用DIgSILENT/PowerFactory仿真软件对比加入储电装置前后系统风电消纳情况,验证了配置储电装置能够进一步提高风电消纳量。更进一步文献[38]提出了储电装置、储热装置和电锅炉联合电热系统,构建储电-储热-电锅炉联合的热电储混合系统模型,通过实例对比加入储电装置前后系统的风电消纳情况,验证了储电-储热-电锅炉联合的热电储混合系统模型能够进一步提高风电消纳能力。

对于系统储能容量配置方面,文献[39]针对电热联合系统加入储电装置的容量问题,建立储能随机规划模型,首先通过仿真模拟风储系统的运行特性,然后利用仿真数据计算风电消纳比例,建立以风电消纳比例为约束投资成本最小的储能功率和容量最优配比的优化模型,IEEE RTS系统对所建模型进行仿真,仿真结果验证了该模型的有效性,并分析了不同储能类型的储能容量配置情况。文献[40]针对储热-电锅炉联合的电热综合能源系统中储热容量配置的问题,综合考虑考虑储热装置投资成本、储热运维成本和加入储热装置后的风电供热收益、系统节煤收益,建立了储热系统辅助系统调峰的容量优化配置模型,然后使用辽宁电网的运行数据验证了该储热容量配置方法的有效性。

第3章   热电储混合系统调度策略的经济效益评估模型

3.1  热电储混合系统调度策略的经济效益评估指标体系

热电储混合系统调度策略的经济效益评估模型的评估对象为热电储混合系统的不同调度方案的经济效益,经济效益评估不能仅考虑系统的净收益,还要综合考虑系统的能耗情况,系统对环境的影响等。目前很多调度策略会考虑到用户的需求侧响应,为保证评估指标体系的全面性,要考虑用户的效益方面指标,因此本章分别从系统经济、能耗、用户、环境四个维度,建立热电储混合系统调度策略的经济效益评估指标体系。由于有些调度目标考虑用户的需求侧响应,因此不同调度策略的供电、供热量会不一致,从而系统经济方面要把单位供能成本、单位供能收益和单位供能煤耗成本作为评估指标;能耗效益方面以系统综合能效、新能源渗透率和新能源利用率作为评估指标;用户效益方面以用户用电满意度、用电舒适度和用热满意度作为评估指标;环境效益方面以系统发电过程中排放较多的2CO 、2SO 、NOx三种污染气体的单位供能减排量作为评估指标,三种气体的单位供能减排量越大,环境效益越好。热电储混合系统调度策略的经济效益评估指标体系结构图如图3.1所示。

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第4章   热电储混合系统经济优化调度及经济效益评估

4.1  用户满意度模型

4.1.1  用户用电满意度建模

为了提高电力系统的稳定性和能源利用率,电力市场多采用分时电价的方法引导用户调节用电方式和用电结构,从而降低系统的峰谷差,提高电力系统的稳定性,同时提高电力能源的利用率。

用户热满意度是根据用户在室内的热舒适度来确定的,假设室内温度有一个人体舒适度最高的温度,则当前室内温度越接近这一温度,用户的热满意度则越高。由于人体对室内温度的接受程度有一定的弹性范围,因此可以在用户可接受的温度范围内,通过牺牲用户的热满意度,提高或者降低室内温度,从而提高风电高峰时期的风电的接纳空间,降低风电低谷时期的热负荷需求,达到提高风电消纳量和提高系统经济性的目的。

通过调节用户的热满意度,改变热负荷的需求,从而降低系统的供热成本。系统对用户的热满意度的调节,首先要保证用户的热舒适度。因此要把用户的热舒适度作为约束条件。为保证用户的热舒适度,我国规定PMVI 取值在 0.9 ~ 0.9 之间[63],因此室温在22.2℃~25.8℃之间人体热舒适度较佳。

4.2 算例验证

4.2.1算例参数设置

本章以北方某地区的运行数据为例,冬季典型室外温度曲线如图4.1所示;风电预测出力曲线如图4.2所示。系统含有常规火电机组4台(机组具体参数见表2.3)、热电联产机组1台(机组具体参数见表2.4);电锅炉最大功率为300MW;储热装置容量300MW,初始容量50MW,储放热功率50MWh;储电装置容量为300MW,初始容量50MW,储放电功率50MWh;弃风惩罚为490元/(MWh);系统调度周期为24小时,从22点至次日22点;峰谷平电价如表4.4所示,采用分时电价前的电价为450元/MWh。

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4.3.2  调度结果分析

为验证考虑用户满意度的电热储系统经济优化调度的合理性、有效性,设置以下三种运行情景(三种情景均在储电-储热-电锅炉-电热联合的系统结构下进行):

情景1,不考虑用户需求响应(即用户不响应分时电价),调度时不考虑用户的满意度,以系统的运行成本最小为调度目标;

情景2,用户响应分时电价,但调度时调度时不考虑用户的满意度,仅以系统的运行成本最小为调度目标;

情景3,用户响应分时电价,以用户的满意度最大和系统运行成本最小为调度目标。三种情景的电负荷需求曲线如图4.3所示,情景1用户不响应分时电价,此时的电负荷需求曲线为原始负荷需求,电负荷峰谷差较大,22:00-07:00电负荷需求较低,而此时段是风电高发时期,系统风电接纳空间很小,造成大量弃风。情景2用户响应分时电价,且不考虑用户的用电满意度,此时用户最大响应分时电价,调整用电的时间段,把负荷高峰期的部分用电转移到负荷低谷期的夜间使用,减少负荷峰谷差,为风电高发期提供更多的风电接纳空间。

第5章   总结和展望

热电储混合的电热综合能源系统,是解决北方冬季供暖地区新能源消纳的重要系统结构,而目前针对热电储混合系统的研究多为储能容量配置和系统优化调度方面的,针对热电储混合系统的经济效益评估模型的研究很少,因此本文针对电热联合系统加装储能装置、电锅炉改造项目的经济效益评估和项目改造后的系统调度策略的经济效益评估,进行了以下研究:

(1)针对热电储混合系统改造项目的经济效益评估模型研究,首先,对热电储混合系统的储电装置-电锅炉-电热联合系统、储热装置-电锅炉-电热联合系统、储电装置-储热装置-电锅炉-电热联合系统三种系统结构进行了分析;对热电储混合系统的各项成本和系统的供电、供热收益进行了分析;总结了常用的指标赋权方法和经济效益评估方法以及各自的优缺点。根据热电储混合系统改造项目的特点,从系统经济、能耗效益和环境效益三个维度,建立了热电储混合系统改造项目的经济效益评估指标体系。然后采用层次分析法-变异系数法-线性加权法确定评估指标的权重,采用线性加权方法把层次分析法和变异系数法所得权重进行组合,得到较为合理、科学的指标权重。最后使用综合指数评价方法对电热联合系统、储电装置-电锅炉-电热联合系统、储热装置-电锅炉-电热联合系统、储电装置-储热装置-电锅炉-电热联合系统四种不同联合方式的热电储混合系统进行经济效益评估,在本章所使用的算例参数背景下,得出储热装置-电锅炉-电热联合系统的经济效益最高的结果,相信随着储能技术的成熟,储能装置的成本降下来后,储电装置-储热装置-电锅炉-电热联合系统的经济效益将会得到很大提升。

(2)针对热电储混合系统调度策略的经济效益评估模型,首先,根据调度方案的特点,从系统经济、能耗效益、用户效益和环境效益四个方面,建立了热电储混合系统调度策略的经济效益评估指标体系。然后根据评估指标的特点,采用层次分析法-熵值法-博弈论相结合的方法确定评估指标的权重,层次分析法确定评估指标的主观权重,熵值法确定评估指标的客观权重,博弈论的方法把主客观权重进行组合,使所求的指标权重更科学、合理。最后采用加权TOPSIS对各种调度方案进行计算排序,选出最优调度方案,为系统调度方案的选择提供参考依据。

参考文献(略)

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