Optimal Scheduling Method of Cogeneration System with Heat Storage Device Based on Memetic Algorithm

Electric-heat coupling characteristics of a cogeneration system and the operating mode of fixing electricity with heat are the main reasons for wind abandonment during the heating season in the Three North area.To improve the wind-power absorption capacity and operating economy of the system,the structure of the system is improved by adding a heat storage device and an electric boiler.First,aiming at the minimum operating cost of the system,the optimal scheduling model of the cogeneration system,including a heat storage device and electric boiler,is constructed.Second,according to the characteristics of the problem,a cultural gene algorithm program is compiled to simulate the calculation example.Finally,through the system improvement,the comparison between the conditions before and after and the simulation solutions of similar algorithms prove the effectiveness of the proposed scheme.The simulation results show that adding the heat storage device and electric boiler to the scheduling optimization process not only improves the wind power consumption capacity of the cogeneration system but also reduces the operating cost of the system by significantly reducing the coal consumption of the unit and improving the economy of the system operation.The cultural gene algorithm framework has both the global evolution process of the population and the local search for the characteristics of the problem,which has a better optimization effect on the solution.

考虑风-光不确定性的风-光-蓄-火联合调度研究

在当前风电和光伏大规模并网的背景下,要确保能源供应的稳定性和高效性,关键任务是确定合适的可再生能源渗透率,并精确配比可再生能源与储能系统的容量。因此,在考虑风、光不确定性的基础上,构建风-光-蓄-火优化调度模型,使用拉丁超立方抽样法模拟模型中风电和光伏出力场景,再基于Kantorovich距离的同步回代消除算法对生成的风、光出力场景进行缩减,并通过改进的粒子群算法对模型进行求解。以白莲河抽水蓄能电站为例,结合当地的实测风速、光照数据,探究有无抽蓄参与以及不同能源容量配比下的调度结果,得到以下结论:①抽蓄电站的加入使得联合系统收益增加了428.06万元,风、光出力的波动性降低了12.24%,可再生能源的弃电率下降了5.62%,污染物排放也得到了减少。②抽蓄与可再生能源装机容量比例在1∶8.33范围内配置较为合理,在1∶5.21时可再生能源弃电率达到最低。③当可再生能源渗透率为71.09%,抽蓄与可再生能源装机容量比例为1∶6.25时,风-光-蓄-火联合运行边际效益最大。

小型风光储联合发电系统的设计

针对新疆维吾尔自治区农牧地区自然资源优势及日益增长的用电需求,设计了一种可移动式小型风光储联合发电系统,用于满足当地居民及牧民对便携式发电设备的需求。对该发电系统的总体设计方案、硬件及软件的设计分别进行了介绍,并通过实验验证了该发电系统能较稳定的跟踪太阳。该发电系统整体上实现了太阳能、风能的独立及互补发电,提高了资源利用率,且其结构简单、价格低廉,作为初级阶段的研究成果可供相关设计参考。

考虑碳交易的CSP电站-电极锅炉-热电联产联合供热系统优化策略

由于我国北方弃风光现象严重,为了提高新能源的利用效率,响应我国“碳达峰”和“碳中和”的双碳计划,提出了考虑碳交易的光热电站(CSP)-电极锅炉配合含储热热电机组联合供电、供热的优化策略。电极锅炉是一种高效电转热设备,在促进风电消纳方面具有重要意义,同时CSP电站在平抑风电波动、减少弃风等方面也具有重要作用。因此构建了风电-电极锅炉系统、CSP电站系统、储热系统(TES),通过TES将各子系统与热电机组联系起来构成一个整体,引入碳交易成本对系统进行优化调度建模,并利用YALMIP和CPLEX进行求解。以IEEE 30节点为例进行算例分析,通过仿真验证了该方法的有效性。与传统热电联产模型相比,该方法提高了可再生能源的容纳性,减少了碳排放量。

Performance of S-CO_2 Brayton Cycle and Organic Rankine Cycle(ORC) Combined System Considering the Diurnal Distribution of Solar Radiation

This paper researches the performance of a novel supercritical carbon dioxide(S-CO_2) Brayton cycle and organic Rankine cycle(ORC) combined system with a theoretical solar radiation diurnal distribution. The new system supplies all solar energy to a S-CO_2 Brayton cycle heater, where heat releasing from the S-CO_2 cooler is stored in the thermal storage system which is supplied to the ORC. Therefore, solar energy is kept at a high temperature, while at the same time the thermal storage system temperature is low. This paper builds a simple solar radiation diurnal distribution model. The maximum continuous working time, mass of thermal storage material, and parameter variations of the two cycles are simulated with the solar radiation diurnal distribution model. 10 organic fluids and 5 representative thermal storage materials are compared in this paper, with the mass and volume of these materials being shown. The longer the continuous working time is, the lower the system thermal efficiency is. The maximum continuous working time can reach 19.1 hours if the system provides a constant power output. At the same time, the system efficiency can be kept above 38% for most fluids.

计及源侧季节特征的风光抽水蓄能联合系统容量优化配置方法研究

【目的】风、光等可再生能源的高效及大规模利用是解决“双碳”问题的有效手段,风光抽水蓄能联合系统容量优化配置可有效提升风、光能源的利用效率。【方法】提出计及源侧季节特征的风光抽水蓄能联合系统容量优化配置方法。首先,提出两段式风光抽水蓄能联合系统容量优化配置数学模型,分上、下层分别构建系统的容量优化配置及运行效益优化模型;其次,基于CWGAN构建风光发电场景生成方法,并利用蒙特卡洛法及大量生成的风光发电场景进行最优运行效益估计;最后,利用改进粒子群算法实现风光抽水蓄能联合系统容量优化配置。利用20 a真实发电场景数据对所提方法的效果进行测试。【结果】结果显示:不同季节的风光发电场景间存在较大的wasserstein距离,本方法所生成的发电场景与真实发电场景间wasserstein距离较小;进行系统的运行效益估计及容量优化配置后,运行效益估计值与真实值间相对误差为0.12%,优化得到的容量配置为897.2 MW,对应的投资收益比为571.3。【结论】结果表明:不同季节的风光发电场景存在较大的分布差异,本文方法所生成的发电场景与真实发电场景间分布近似;风、光发电的随机性会对系统运行效益估计造成较大影响,本文方法可有效提升风光抽水蓄能系统运行效益的估计精度;系统运行效益估计不准会影响容量优化配置,本文方法相较于对比方法具有更高的投资收益比。

风能太阳能联合蓄能发电系统性能分析

本文提出一种新型的风能太阳能联合蓄能发电系统,该发电系统将风力压缩空气蓄能技术和太阳能蓄热技术以及燃气-蒸汽联合循环发电技术相结合,通过风力机组直接驱动压缩机组压缩空气蓄能,利用太阳能集热装置对燃料进行加热,使用燃气轮机的排气作为蒸汽透平的热源,实现燃气-蒸汽联合循环。通过对风能太阳能联合蓄能发电系统热力分析和系统效益计算可知,该风能太阳能联合蓄能发电系统不仅提高了联合循环系统的效率,也可提供稳定的供电,经济效益、环境效益和社会效益较好。

一种基于混合储能系统的风光功率平滑控制策略研究

主要探讨了风光储联合发电系统功率平滑控制策略,设计了一种混合储能系统平抑风光输出功率波动的储能控制策略,采用不同的滤波算法求解两种储能装置的充放电功率,同时为了维持储能系统良好的荷电状态,还设计了储能模糊控制策略。最后通过仿真样例验证了模型的有效性。

一种基于跟踪计划的风光储联合发电系统储能控制策略研究

风光储联合发电系统能够充分发挥风光出力具有的天然互补特性,同时配合科学合理的储能系统控制策略,大大提高风光输出有功功率的可靠性。为了充分发挥储能系统调节风光输出有功功率的作用,提高输出的可靠性,研究了风光储联合发电系统工作在跟踪计划模式下的储能控制策略。根据风光预测功率的误差分布特性,基于一定置信度水平求解风光可信功率,提出一种以计划功率曲线和风光储合成功率曲线改进余弦相似度最大、优化末期储能系统荷电状态最优为目标的效用最优模型,利用相关算法对模型进行求解并通过仿真计算,验证了模型的有效性。

含风光储及热泵的CCHP系统配置优化研究

燃气冷热电联供系统(Combined,Cooling,Heating and Power,CCHP)设备容量及运行策略的整体优化对冷热电联供系统的高效经济运行至关重要。为提高冷热电联供系统的综合性能,提出了一种计及风光储与热泵的冷热电联供系统,采用考虑不同权重因子的综合评价指标,利用建筑模拟分析软件DeST建立山东某区域建筑的建筑模型,得到冷热电风光负荷数据,以综合性能指标为优化目标,采用混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming,MILP)算法对系统进行优化配置,并与无风光的冷热电联供系统及分供系统进行比较,研究结果表明,本系统综合指标优化结果比分供系统提高47.8%,比常规CCHP系统综合性能提高19.5%。

风-光-储联合参与绿电交易下多主体效益分配模型

储能的发展对我国新型电力系统建设工作和“双碳”目标的实现至关重要,而运行效益又是决定储能电力市场参与度的重要决定因素。针对风光储联合参与绿电交易场景,首先构建了以联合系统效益最大为目标函数的绿电交易模型;其次,考虑了各主体的负荷贡献、成本以及运营风险,构建了多主体效益分配模型;最后,以某园区实际数据进行了实例分析。结果表明,效益分配模型能够有效提升储能系统效益,促进风光储联合参与绿电交易,促进实现电力绿色价值。

关于可再生能源开发的个别见解

本文对第18次双清论坛主要讨论的风能发电与光热发电等可再生能源的发展途径,提出一些见解。首先指出利用能源(尤其是可再生能源)的一般特点;并论证了搞好可再生能源利用要着重学科交叉与发展储能技术。文中认为制约可再生能源实用的主要障碍是设备的单位有效功率造价太高,并对风能发电与光热发电分别提出了一些具体建议。

多类型储能平抑风光联合发电系统控制策略研究

为了有效平抑风光联合发电系统的功率波动问题,提出了一种基于模糊控制的多类型储能平抑风光联合发电系统控制策略。基于风光功率波动变化态势、能量型储能与功率型储能荷电状态作为模糊控制器的输入,调节功率型储能与能量型储能系统出力,并充分考虑储能电池的一致性,有效保障储能电池的循环使用寿命。最后通过算例验证,基于模糊控制的多类型储能系统可有效平抑风光联合发电系统功率波动性,并可充分发挥混合电池储能系统的各自优势,减少能量型储能使用频次,实现价值最大化。