多参与主体的社区级综合能源系统优化能量管理方法

• 作 者: 王杰
• 出 处: 华北电力大学(北京)
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 综合能源系统 能量共享 需求响应 热电联产 分布式优化

为实现能源高效利用及可持续发展,含热电联产(Combined Heat and Power,CHP)及光伏(Photovoltaic,PV)系统的社区级综合能源系统受到广泛重视。CHP系统可同时为用户供应电能及热能,极大地提高了系统运行效率。另外,分布式光伏系统得到了迅速发展,其环境保护效益突出。基于以上原因,为了促进能量共享并提高可再生能源消纳率,本文对多参与主体的社区级综合能源系统优化能量管理方法进行了深入研究,包括光伏用户群和微网群两个层面。针对含CHP系统及光伏用户群的综合能源系统,提出了基于合作博弈的热电混合能量共享方法。首先,提出了 CHP系统及光伏用户群的合作博弈模型及效用函数。其中CHP可同时产生电能及热能,为降低运行成本,各光伏用户角色可发生转换。为最小化联盟成本,将广义需求响应纳入合作博弈模型中,包含CHP与用户的电能、热能共享、用户间的电能共享、用户的用能特性及全新的热电互动特性。此外,采用基于交替方向乘子算法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)的分布式优化调度算法求解提出的混合能量共享问题。为保证分配的公平性并降低计算复杂度,提出了基于合作博弈的双层收益分配方案。最后,通过实际算例验证了所提能量共享方法及收益分配方案的有效性。算例结果表明,为降低运行成本,各用户积极参与计及热电互动特性的热电混合需求响应。各光伏用户的成本得到降低,同时CHP运营商的收益增加。针对含微网群的综合能源系统,提出了考虑CHP系统及需求响应的热电混合能量共享方法。首先,考虑多时间尺度特性,建立了含CHP系统及光伏系统的微网群电能及热能共享模型,其中CHP运行于混合模式,可灵活地选择运行点。另外,综合考虑热电联产成本、与大电网交易成本、与其他微网的电能、热能交易成本、负荷特性、用电效用及热的不舒适度成本,构造了各微网的子问题并最小化运行成本。接着,采用计及电价及热价的分布式优化算法求解该混合能量共享问题,将微网之间单一的电力交易模式拓展为了电能及热能的混合交易模式。最后,通过算例仿真验证了所提能量共享模型及算法的有效性。仿真算例表明,基于该能量共享方案,总运行成本及各微网成本均得到降低,并提高了系统能效。