含光热电站的冷、热、电综合能源系统优化调度【节点网络】附Matlab代码

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🔥 内容介绍

一、引言

在能源转型的大背景下，冷、热、电综合能源系统（IES）通过整合多种能源形式，提高了能源利用效率，减少了环境污染。光热电站作为一种可实现热能存储与转换的清洁能源设施，为 IES 带来了新的调度优化可能性。从节点网络的角度对含光热电站的 IES 进行优化调度研究，有助于深入理解系统各部分的能量交互关系，实现更高效的能源分配。

二、含光热电站的冷、热、电综合能源系统节点网络结构

节点类型

1. 能源生产节点
   • 光热电站节点

     ：光热电站通过聚光装置收集太阳能并转化为热能，一部分热能可直接用于供热，另一部分可通过热 - 电转换设备（如汽轮机发电系统）转化为电能。该节点具有能量存储能力，即通过熔盐等蓄热介质将多余的热能储存起来，在光照不足或能源需求高峰时释放使用。

   • 其他发电节点

     ：如传统的火力发电站、风力发电场和光伏发电站等。火力发电站提供稳定的电力输出，风力和光伏发电则受自然条件（风速、光照）影响，具有间歇性和波动性。

2. 能源转换节点
   • 热电联产（CHP）节点

     ：CHP 装置同时生产电能和热能，通过燃料燃烧产生高温高压蒸汽，驱动汽轮机发电，发电后的余热用于供热。这种节点体现了电、热两种能源形式的耦合转换。

   • 电转热（P2H）节点

     ：如电锅炉，将电能转化为热能，可在电力过剩且热需求较大时运行，实现电能的有效利用和能源形式的转换。

   • 制冷机节点

     ：包括吸收式制冷机和压缩式制冷机。吸收式制冷机利用热能驱动，以溴化锂溶液等为工质，实现从热能到冷能的转换；压缩式制冷机则依靠电能驱动压缩机，将低温低压制冷剂气体压缩为高温高压气体，经冷凝、节流后蒸发吸热实现制冷。

3. 能源存储节点
   • 蓄电装置节点

     ：如电池储能系统（BESS），可在电力过剩时储存电能，在电力短缺时释放电能，起到调节电力供需平衡、平滑功率波动的作用。

   • 蓄热装置节点

     ：除光热电站的蓄热系统外，还可设置独立的蓄热罐，用于储存热能，以满足热负荷的波动需求。

4. 负荷节点
   • 电负荷节点

     ：涵盖工业、商业和居民用电负荷，其用电需求随时间和用户行为变化。

   • 热负荷节点

     ：包括工业供热、区域供暖等热需求，受季节、气候等因素影响，冬季热需求通常较高。

   • 冷负荷节点

     ：主要来自商业建筑（如商场、写字楼）和工业过程（如食品冷藏）的制冷需求，夏季冷负荷较大。

网络连接与能量流

各节点之间通过电力网络、热力管网和冷水管网连接，实现能量的传输与分配。电力网络负责传输电能，连接发电节点、储能节点和电负荷节点；热力管网将光热电站、CHP 节点、P2H 节点及蓄热装置节点产生的热能输送到热负荷节点；冷水管网则把制冷机节点产生的冷能输送至冷负荷节点。能量在节点间的流动遵循物理定律和设备运行特性，例如电力传输遵循基尔霍夫定律，热能和冷能传输考虑管网的热损失等。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1]聂海鹏.含有塔式光热电站的风光火联合系统日前—日内优化调度策略研究[D].华北电力大学(北京),2022.

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