中国电力 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (5): 39-49.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202305056
• 新型电力系统源网荷储灵活资源运营及关键技术 • 上一篇 下一篇
收稿日期:
2023-05-11
接受日期:
2023-10-16
出版日期:
2024-05-28
发布日期:
2024-05-16
作者简介:
王云龙(2000—),男,硕士研究生,从事综合能源系统优化调度研究,E-mail:1369084994@qq.com基金资助:
Yunlong WANG(), Lu HAN(
), Shulin LUO, Tao WU
Received:
2023-05-11
Accepted:
2023-10-16
Online:
2024-05-28
Published:
2024-05-16
Supported by:
摘要:
随着“碳中和”“碳达峰”等政策的提出,新能源和异质能源的调度优化成为减少碳排放的主要措施。而家庭综合能源系统在能源需求侧占比较大,如何构建合理的家庭能源系统以及实现家庭负荷优化的能量管理成为亟待解决的问题。为了实现家庭电热综合能源系统中负荷的灵活调度,充分考虑电动汽车及异质能源间设备的出力影响,提出了一种集成电转热设备热泵和电动汽车的家用燃料电池热电联产(domestic fuel cell-based combined heat and power,DFCCHP)系统综合优化调度方案。首先,根据家庭用电、用热特征将电、热负荷进行细化分类,引入热舒适度评价指标(predicted mean vote,PMV)进行室内温度的控制,建立负荷模型;其次,引入热泵和电动汽车,建立在分时电价和分时气价下以能源购买费用最小为目标的家庭综合能源系统优化调度模型,并使用Cplex求解器对模型求解;最后,通过仿真验证调度模型的合理性、可行性和环保性,以及热泵和电动汽车对系统经济性的影响。结果表明,在不同天气条件下,热泵和电动汽车的引入可有效减少系统的购能成本与碳排放,所得结论为进一步完善家庭综合能源系统拓扑及负荷优化调度提供了一定的理论分析基础。
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热感觉 | 热 | 暖 | 微暖 | 适中 | 微凉 | 凉 | 冷 | |||||||
PMV值 | +3 | +2 | +1 | 0 | –1 | –2 | –3 |
表 1 PMV热感觉标尺
Table 1 PMV thermal sensing scale
热感觉 | 热 | 暖 | 微暖 | 适中 | 微凉 | 凉 | 冷 | |||||||
PMV值 | +3 | +2 | +1 | 0 | –1 | –2 | –3 |
负荷类型 | 工作时间范围 | 额定功率/kW | 所需工作时间 (采样间隔个数) | |||
可中断负荷1 | 00:00—07:00, 19:00—23:45 | 0.4 | 4, 6 | |||
可中断负荷2 | 07:00—10:00, 14:00—17:00 | 0.4 | 2, 5 | |||
可中断负荷3 | 12:00—15:00, 18:00—21:00 | 0.6 | 5, 2 | |||
不可中断负荷1 | 09:00—12:00 | 0.7 | 3 | |||
不可中断负荷2 | 15:00—18:00 | 0.7 | 3 | |||
不可中断负荷3 | 21:00—23:45 | 0.7 | 3 | |||
不可中断负荷4 | 07:00—14:00 | 0.5 | 3 |
表 2 可调度负荷参数
Table 2 Schedulable load parameters
负荷类型 | 工作时间范围 | 额定功率/kW | 所需工作时间 (采样间隔个数) | |||
可中断负荷1 | 00:00—07:00, 19:00—23:45 | 0.4 | 4, 6 | |||
可中断负荷2 | 07:00—10:00, 14:00—17:00 | 0.4 | 2, 5 | |||
可中断负荷3 | 12:00—15:00, 18:00—21:00 | 0.6 | 5, 2 | |||
不可中断负荷1 | 09:00—12:00 | 0.7 | 3 | |||
不可中断负荷2 | 15:00—18:00 | 0.7 | 3 | |||
不可中断负荷3 | 21:00—23:45 | 0.7 | 3 | |||
不可中断负荷4 | 07:00—14:00 | 0.5 | 3 |
场景 | 天气 | 含热泵 | 含电动汽车 | |||
1 | 晴天 | × | × | |||
2 | 晴天 | √ | √ | |||
3 | 阴天 | × | × | |||
4 | 阴天 | √ | √ |
表 3 算例仿真场景
Table 3 Example simulation scenarios
场景 | 天气 | 含热泵 | 含电动汽车 | |||
1 | 晴天 | × | × | |||
2 | 晴天 | √ | √ | |||
3 | 阴天 | × | × | |||
4 | 阴天 | √ | √ |
时段 | 供热温度/℃ | λPMV | 时段 | 供热温度/℃ | λPMV | |||||
1 | 20.41 | –0.50 | 13 | 20.53 | –0.47 | |||||
2 | 20.41 | –0.50 | 14 | 20.41 | –0.50 | |||||
3 | 20.41 | –0.50 | 15 | 20.42 | –0.50 | |||||
4 | 20.41 | –0.50 | 16 | 20.87 | –0.40 | |||||
5 | 20.41 | –0.50 | 17 | 23.42 | –0.50 | |||||
6 | 20.46 | –0.49 | 18 | 24.18 | 0.34 | |||||
7 | 20.54 | –0.47 | 19 | 22.61 | –0.01 | |||||
8 | 20.41 | –0.50 | 20 | 20.74 | –0.43 | |||||
9 | 20.55 | –0.47 | 21 | 20.96 | –0.38 | |||||
10 | 20.44 | –0.49 | 22 | 21.68 | –0.22 | |||||
11 | 20.76 | –0.42 | 23 | 20.46 | –0.49 | |||||
12 | 20.54 | –0.47 | 24 | 20.46 | –0.49 |
表 4 场景2各时段的平均室内温度及PMV 值
Table 4 Scenario 2 average indoor temperature and PMV values in each period
时段 | 供热温度/℃ | λPMV | 时段 | 供热温度/℃ | λPMV | |||||
1 | 20.41 | –0.50 | 13 | 20.53 | –0.47 | |||||
2 | 20.41 | –0.50 | 14 | 20.41 | –0.50 | |||||
3 | 20.41 | –0.50 | 15 | 20.42 | –0.50 | |||||
4 | 20.41 | –0.50 | 16 | 20.87 | –0.40 | |||||
5 | 20.41 | –0.50 | 17 | 23.42 | –0.50 | |||||
6 | 20.46 | –0.49 | 18 | 24.18 | 0.34 | |||||
7 | 20.54 | –0.47 | 19 | 22.61 | –0.01 | |||||
8 | 20.41 | –0.50 | 20 | 20.74 | –0.43 | |||||
9 | 20.55 | –0.47 | 21 | 20.96 | –0.38 | |||||
10 | 20.44 | –0.49 | 22 | 21.68 | –0.22 | |||||
11 | 20.76 | –0.42 | 23 | 20.46 | –0.49 | |||||
12 | 20.54 | –0.47 | 24 | 20.46 | –0.49 |
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