摘要
在全球能源生产与消费模式转型的背景下，综合能源系统及各类型能源网等概念被提出。其中微能源网系统由“微电网”的概念延伸而来，属于能源互联网的一种，通过对网内多类型能源统一规划与调度，减少网内资源浪费，实现新能源就地消纳，提高能源利用率。冷热电联供机组在夏季和冬季负责制冷和供暖任务，由于冷热电联供机组本身存在“以热定电”或“以冷定电”的刚性约束，因此会导致严重的电热或电冷需求冲突，造成大量弃风、弃光及环境污染现象。储能技术是实现能量解耦及新能源消纳的一种重要技术手段，本文采用一种集成于建筑墙体内部的相变材料储能，对基于建筑相变储能的冷热电联供型微能源网优化调度进行研究，主要研究内容如下: 首先，构建基于建筑相变储能的冷热电联供(combined cooling，heating and power，CCHP)型微能源网系统结构。分析微能源网内各元件的运行特性，建立了包含风力电机、光伏电池、冷热电联供系统(燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉)、空气源热泵的数学模型。在储能技术方面，相变储能技术可解决微能源网能源供需双方在时间、空间和强度上不匹配的矛盾，通过对比多种相变材料自身的热力学性能，使复合后相变材料的相变温度满足冬夏室内温控要求，基于此复合相变材料建立建筑相变储能墙体模型，并建立各个节点的热平衡方程求得热力网络参数，作为后续研究的理论基础。 其次，为验证建筑相变储能在减少运行成本及削峰填谷方面的效果，基于已建立的微能源网内各元件模型，以调度周期内系统运行费用最小为目标建立CCHP型微能源网优化调度模型。在Matlab环境下调用Yalmip工具箱中Cplex求解器求解模型，得出CCHP系统、空气源热泵等机组的最优出力、相变储能系统的储能状态及系统的总运行费用，与无热泵和相变储能的微能源网调度模型进行对比。结果表明本文建立的调度模型可减少系统运行总成本，松弛CCHP机组自身热电比，增加系统的灵活性;负荷峰谷差和新能源消纳指标分析表明此模型在功能上可以取代空调实现“削峰填谷”的同时促进网内新能源消纳。 最后，基于现有的CCHP型微能源网模型考虑用户侧可平移、可转移、可削减柔性电热负荷参与需求响应调度，以微能源网总成本最小为目标建立优化调度模型。采用Yalmip工具箱中的Cplex求解器求解模型得到柔性负荷参与调度的优化结果，分别与柔性负荷不参与互动和电热独立调度的场景对比。调度结果表明电热柔性负荷的参与能降低电、热负荷峰谷差，平滑负荷曲线，并有效减少系统运行成本，保证微能源网系统运行的经济性最佳。
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