1)模式1为传统交直流负荷供能方法。网络内部由交直流电源系统分别向交直流负荷供电,且只通过交流母线并网。网络外部由煤炭运输网及天然气运输网提供燃料。
2)模式2为本文提出的交直流系统联合供能方法。网络内部交直流电源不仅可对各自的交直流负荷供电,也可通过整流器或逆变器向不同性质的负荷供能,交直流系统分别通过交直流母线并网。网络外部一方面由煤炭运输网及天然气运输网提供燃料,另一方面可由热网络向能源局域网内部供热。
五部分仿真结果分析
采用模式2时各个机组的出力以及储能装置的充放电情况如图4所示,两种模式下系统向电网购售电情况如图5所示。在模式2情况下,燃气轮机过剩的电量经过整流供给直流负荷,并且在电价低时为蓄电池充电,减少系统向外网的购电量,降低成本的同时,提高了新能源在系统内部的消纳率,并减少有害气体的排放。而在传统模式1情况下,多余的能量用于储能装置充电,且不经济地卖给电网;由于直流负荷需求较大,燃料电池投入运行,供电缺额仍需通过电网购电弥补。
图4模式2各发电单元出力和储能充放电曲线
图5两种模式下向电网购电售电曲线
两种模式下燃煤锅炉和热储能装置输出曲线如图6所示。在0~7h时间段,热负荷远高于交流负荷,此时段电价相对较低,因燃气轮机在供电的同时可供热,故其以最大功率工作,另外此时热网也向负荷供热,从而削减了燃煤锅炉的出力。两种模式下,燃气轮机全天的发电量基本一致,一方面是以热定电,在热负荷基本高于电负荷的情况下,燃气轮机出力相同,另一方面燃气轮机对天然气的利用率因其可同时供电与供热而明显高于其他设备。在9~12h时间段,燃气轮机已经最大功率运行,传统模式1不能向外网购热,热储能装置投入运行,而所建立模式2可由外网对内部供热。
图6两种模式下燃煤锅炉与热储能输出曲线
六总结
本文提出并建立多能源系统交直流混合供能优化模型,考虑功率平衡、运行场景和储能装置等约束条件,以实现多能源系统的经济运行,提升综合能源利用率。本文从供电与供热两方面分析比较所提出的供能策略与传统供能模式的优化结果,由此表明,在分时电价以及储能装置的协同作用下,多能源系统交直流混合并网模型在减少总运行成本、削减化石能源使用以及环境友好等方面均具有一定优势。(缪妙,李勇,曹一家,王姿雅,邹尧,乔学博 )