作者:智筠贻1,3(), 凌浩恕2,3,4(), 吴昊1, 朱轶林2, 沈昊天3, 徐玉杰2,4, 陈海生2,4
单位:1. 南京师范大学能源与机械工程学院;2. 中国科学院工程热物理研究所;3. 中科南京未来能源系统研究院;4. 中国科学院大学
引用: 智筠贻, 凌浩恕, 吴昊, 等. 风光储多能互补能源系统容量配置优化[J]. 储能科学与技术, 2024, 13(11): 3874-3888.
DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0377
本文亮点:1.本研究在规划优化风光储多能互补能源系统方面,融入了更丰富的设备种类及更多能源类型。考虑到热电联供多能互补能源系统的相互作用和耦合特性,基于“以热定电”策略,提出了一种热电耦合的能源系统容量优化方法。优化从热力子系统出发,通过燃气轮机产生的电能向电力子系统转移,实现了两个子系统之间的协调与优化,满足了整个系统的供需平衡。提出的策略方法能够根据优化目标的负荷变化自适应调节设备的容量配置与调度计划,确保了系统在综合考虑经济性与碳排放最小化目标的约束下实现最优化配置。2.针对容量配置优化的研究,本文提出了一种基于 NSGA-II 算法的多目标优化规划模型,通过先进的智能优化算法,对建立的模型进行求解,根据决策者的需求,明确规划目标,定义了优化目标函数及其约束,生成的帕累托前沿解集创新性地通过TOPSIS决策分析方法自主选择权重,以识别和优选出基于优化目标函数的最佳配置方案,确定综合考虑了经济性与环保性的方案,旨在解决风光储多能互补能源系统容量配置优化问题。
1 风光储多能互补能源系统结构与能量模型
1.1 系统结构
1.2 能量模型
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2 系统容量配置优化方法
2.1 多能互补能源系统协调优化策略
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2.2 多能互补能源系统多目标规划优化模型
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表1 碳排放因子参数表
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3 多能互补能源系统容量配置分析
3.1 系统模拟仿真参数
表2 园区多能互补能源系统的峰平谷分时价格
注:平段为06:00—08:00、12:00—16:00、20:00—22:00;高峰为08:00—12:00、16:00—20:00;低谷为22:00—06:00。
表3 主要设备技术参数
表4 主要设备经济参数
注:本文定义的运行成本涵盖了系统的日常运行、人力成本等折算后的费用,而天然气使用设备的消耗费用则单独计算。在表格中提及的燃气轮机和燃气锅炉运行成本不包含天然气的用气成本。
3.2 多能互补能源系统多目标容量配置最优结果解集
表5 NSGA-II优化参数
3.3 结果及分析
表6 配置方案决策权重
表7 基于TOPSIS的最优方案目标函数值Table 7 Objective function value of optimal scheme based on TOPSIS
表8 基于TOPSIS的综合性最佳容量配置方案
4 基于源荷平衡的多能互补能源系统优化调度分析
4.1 冬季典型日分析
4.2 过渡季典型日分析
4.3 夏季典型日分析
5 结论
第一作者:智筠贻(1997—),女,硕士研究生,研究方向为可再生能源系统技术,E-mail:18151935178@163.com;
通讯作者:凌浩恕,高级工程师,研究方向为大规模物理储能技术,E-mail:linghaoshu@iet.cn。
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