PDF《基于能源路由器的用户侧能源互联网规划》

基于能源路由器的用户侧能源互联网规划 吴聪,唐巍,白牧可,张璐,蔡永翔 ( 中国农业大学信息与电气工程学院,北京市

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8 3 ) 摘要:针对能源系统规划中未充分考虑多个分布式能源系统互联及电/热/冷能流协调运行的现 状, 研究基于能源路由器的用户侧能源互联网规划方法.

梳理了用户侧能源互联网的系统结构, 建 立各类能量单元的数学模型.以电/热/冷综合加权负荷矩最小为准则, 采用 V o r o n o i图、 交替定位 分配算法及 类内类间距离比最小 判据, 提出了能源局域网划分和能源路由器选址方法.基于典 型日各区域的时序负荷, 以由投资、 运行维护、 燃料、 买卖电和碳税5项成本构成的年费用最低为目 标, 考虑多能流协同互补和多路由器协调互济, 建立0 G 1混合整数线性规划模型.采用商业软件 C p l e x求解, 实现路由器配置和局域网间网络的同时规划;

基于最小生成树实现局域网内供能路径 优化, 结合简易潮流计算结果和相关导则确定线路容量.算例仿真结果表明: 所提出的分区、 规划 方法具备可行性和有效性;

多能互补、 多路由器互联能显著降低年费用并缓解多种负荷峰谷时段不 匹配等问题;

路由器与能源网络同时规划较分阶段规划更经济. 关键词:能源互联网;

能源路由器;

用户侧;

多能互补;

多能流协调运行;

规划 收稿日期:

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修回日期:

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1 1. 上网日期:

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2 3. 国家自然科学基金资助项目(

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0 引言 随着人类社会的发展, 能源需求增长与能源紧 缺、 能源利用与环境保护之间矛盾日益凸显, 提高能 源利用效率、 发掘新能源、 实现可再生能源规模化开 发是能源领域发展的必然选择[ 1] .太阳能、 风能等 本质上存在间歇性, 相关技术仍不成熟, 难以进行大 规模有效利用, 传统电、 热、 冷等能源行业相对封闭, 孤立规划和运行不利于系统总能效的提高.以能源 高效化、 绿色化和市场化为目标的能源互联网应运 而生, 表现为多能源开放互联、 能量自由传输及不同 设备开放对等接入, 与信息互联网融合实现能源物 联和能源管理[

2 ] .用户侧存在多种能源需求, 且负 荷多变、 曲线不平缓, 同时小规模分布式能源点多面 广, 区域内的 源 、 荷 相互间距离较近, 易于实现 互联, 在用户侧发展能源互联网可以就地满足用户 需求, 促进分布式可再生能源消纳, 提高能源系统的 综合能效和运行可靠性、 经济性, 具有十分重要的意 义. 能源互联网的相关研究有分布式能源系统、 综 合能源系统和泛能网等[

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1 4 ] , 取得了一定进展.在 单个能源系统方面, 文献[

3 G 4] 分别研究了电/热和 电/冷耦合的运行优化, 前者着重分析电热协调调度 的优势, 后者关注碳税等政策对运行经济性的影响;

文献[

6 ] 研究了多类能源及多种能流互补的规划, 算 例表明该系统较传统供能方式和冷热电三联供更经 济高效.在考虑网络互济方面, 文献[

8 G 9] 详细描述 多能源站互联的规划建模, 前者侧重混合整数线性 规划模型的建立, 设备种类单一, 只考虑站间热力互 联, 后者设备种类齐全, 各站以电网和燃气网互联, 充分发挥了多能互补优势, 但未考虑站间热力互联;