面向城市综合体的可控负荷及光储系统控制策略研究.pdf

摘 要 随着我国城市化进程的推进，城市综合体作为集多种业态为一体的大型用电负荷群， 拥有终端耗能负荷类型繁多、供电可靠性要求较高等特点，在愈发注重用户与电网双向互 动的背景下，对这种大型智能楼宇的能量管理策略及相应的负荷控制手段也带来了更多挑 战。微型综合能源系统包含多种分布式能源和储能设备，不仅可以更好地帮助可再生能源 提高消纳比例，还能更好地应对负荷波动和短期停电，显著减少了电力系统的调度、管理 难度，具有非常好的经济性和实用性，与城市综合体十分契合。 本文针对含热电联供机组的城市综合体的能量管理控制策略研究，构建了一种含光伏 机组、燃气轮机、电储能、热储能、可控负荷在内的微型综合能源系统，对各个设备出力 分别建模分析，从而以年成本最低为目标函数，提出一种综合能源设备容量优化配置模型， 以及基于用户舒适度的能量管理控制策略。从某城市综合体的算例分析可知，虽然系统的 投资成本、购气成本、运行和维护成本提高，但是购电成本和环境成本下降，因此，年总 成本比可控负荷和光储系统不参与调度降低了 547.19 万元。此外，在各个典型日下，该 城市综合体的调度前后成本下降率最高达 6.37%，峰谷差率下降率最高达 16.93%，且在 需求侧管理下，可控负荷参与调度还能获得一定的经济补偿，其中，可平移电动汽车负荷 一天内参与调度量 6808.08kW，可获得544.65 元经济补偿。同时，在光照强度极低和短 时停电时，通过该能量管理控制策略，能有效缓解供电压力，保证负荷用电。 关键词：城市综合体；综合能源系统；优化配置；能量管理；优化调度 I 目录 1 绪论 1 1.1 选题背景及意义 1 1.2 国内外研究现状 3 1.2.1 微型综合能源系统研究现状 3 1.2.2 城市综合体能量管理研究现状 4 1.3 本文主要工作 6 2 城市综合体的综合能源设备的建模 7 2.1 城市综合体负荷特性分析 7 2.2 可控负荷用电管理模型 11 2.2.1 次级用电设备的用电管理模型 13 2.2.2 规模化电动汽车的用电管理模型 13 2.2.3 空调机组的用电管理模型 15 2.3 光伏发电模型及控制策略 17 2.4 储能电池充放电模型及控制策略 18 2.4.1 储能电池的充放电模型 19 2.4.2 储能电池的工作寿命模型 20 3 考虑可控负荷的综合能源设备容量优化配置 22 3.1 目标函数 22 3.2 约束条件 24 3.2.1 电功率平衡约束 24 3.2.2 热功率平衡约束 24 3.2.3 燃料功率平衡约束 24 3.2.4 设备运行约束 24 3.2.5 电力功率交换约束 26 3.3 模型求解 26 IV 3.4 算例仿真27 3.4.1 算例条件27 3.4.2 不同配置方案的结果分析33 3.4.3 可平移电动汽车负荷比例对优化配置的影响34 4 基于用户舒适度的城市综合体能量管理控制策略36 4.1 微型综合能源系能量管理控制模型36 4.2 微型综合能源系统能量管理控制策略36 4.3 算例仿真37 4.3.1 三种一般典型日时系统的能量管理控制策略37 4.3.2 光照强度极低时系统的能量管理控制策略42 4.3.3 短时停电时系统的能量管理控制策略44 5 结论47 致谢48 参考文献49 攻读硕士学位期间主要研究成果 53 V