摘要
随着国内外能源领域的快速发展，能源需求的不断增加以及愈发严重的环境污染问题成为当今社会亟待解决的巨大挑战。然而，目前的能源模式和消费结构并不能满足我国的可持续发展要求。因此，提高能源利用率以及降低有害气体排放是改善我国能源现状的重要途径。近年来，基于冷热电联产系统的微能源网概念的提出为解决我国能源问题提供了新思路。相对于传统微电网，它不仅可以提高能源利用率，还可以实现能源的梯级利用以平衡不断增长的能源需求与可持续发展之间的矛盾。并且，抽水蓄能以其生命周期成本低，对环境友好等优点，为其在沿海地区微能源网的应用提供了可能。为提高经济性，进一步提高能源利用率并促进可持续发展，本文对考虑抽水蓄能和需求响应的微能源网优化调度进行了研究，主要的研究内容如下： （1）介绍了微能源网的概念和结构，详细阐述了含抽水蓄能微能源网的供能结构，建立了基于能源集线器模型的微能源网数学模型。能源集线器可以反映系统内冷热电等多种能量的输入、转化、储存、传输和输出等流动过程。然后，对微能源网中离网和并网两种运行模式分别进行了介绍对比。最后研究了微能源网中各个分布式微源的运行特性，并根据其运行特性对光伏电池、风电机组、燃气轮机、辅助锅炉、电制冷机、吸收式制冷机、抽水蓄能机组、冷储能装置以及热储能装置的数学模型进行精细化建模。 （2）综合考虑微能源网优化调度中的不确定性参数，分析产生不确定性的原因，为每个不确定性参数选取合适的概率分布函数模型，利用拉丁超立方抽样法和k-means聚类法生成若干个典型场景，在不失代表性的前提下大大降低了模型计算时间。为了降低运行成本以及提高系统稳定性，提出了基于价格和基于激励的需求响应策略。由于抽水蓄能机组的生命周期成本明显低于蓄电池，本文选择抽水蓄能机组作为电储能，以运行成本最小和排放量最小作为调度目标，建立了考虑抽水蓄能和需求响应的微能源网随机优化调度模型。微能源网优化调度的耦合特性决定了模型是一个多目标和多约束的非线性规划问题，因此，本文提出了一种多目标人工羊群算法求解该调度模型，并与传统优化算法进行比较证明该算法的优越性和有效性。 （3）选取沿海地区某居民微能源网系统为研究对象，分别求解：并网条件下考虑基于价格的需求响应策略，并网条件下不考虑需求响应策略，离网条件下考虑基于价格和激励的需求响应策略，三种典型案例的优化调度模型。案例结果表明：在并网条件下，实施基于价格的需求响应策略有效地降低了运行成本和气体排放量，储能也起到了降低负荷曲线和提高系统的作用；在离网条件下，实施基于价格和激励的需求响应策略在降低运行成本的前提下满足了用户的用电需求；通过对各案例之间的对比证明了所提出的优化调度模型的有效性和可行性，为考虑抽水蓄能的微能源网的经济稳定运行提供了理论依据。
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