【电力系统】含冰蓄冷空调的冷热电联供型微网多时间尺度优化调度附Matlab代码

最新推荐文章于 2025-05-12 17:58:01 发布

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🔥 内容介绍

能源危机日益严重和环境污染问题日益突出，推动了分布式能源系统和微电网技术的快速发展。微电网作为一种高度灵活的能源供给和管理模式，能够有效地整合可再生能源、提升能源利用效率并降低环境影响。在微电网中，冷热电联供（Combined Cooling, Heating and Power, CCHP）系统以其高效的能源梯级利用特性，成为了重要的组成部分。然而，CCHP系统的运行优化调度面临着复杂性高、非线性强等挑战，尤其是在考虑用户侧需求响应和冰蓄冷空调（Ice Storage Air Conditioning, ISAC）等灵活资源的情况下。本文旨在探讨含冰蓄冷空调的冷热电联供型微网多时间尺度优化调度策略，以期提升微网运行的经济性和可靠性。

一、冷热电联供型微网及其含冰蓄冷空调的特性

冷热电联供系统是一种能够同时生产电、热、冷三种能源的综合能源系统。它通常由燃气轮机、余热锅炉、吸收式制冷机、电制冷机等设备组成。通过对能源的梯级利用，CCHP系统能够显著提升能源利用效率，降低能源消耗和污染物排放。在微电网中，CCHP系统可以作为重要的电源和供冷供热来源，为用户提供多元化的能源服务。

冰蓄冷空调是一种利用夜间低谷电价时段将水冷却并冻结成冰，在白天用电高峰时段融冰释放冷量的空调系统。ISAC的引入，一方面能够削峰填谷，降低电网负荷压力，缓解电网阻塞；另一方面，可以利用夜间低电价，降低用户的用能成本。同时，ISAC的运行调度灵活性，使其成为微电网中一种重要的需求侧响应资源，可以根据电网的运行状态和用户的用能需求进行灵活调节。

二、多时间尺度优化调度的必要性

传统的微电网调度策略通常采用单时间尺度模型，例如小时级或分钟级。然而，这种方法难以捕捉到不同时间尺度下系统运行的特性，无法充分发挥各个设备的优势。例如，燃气轮机的启动和停机需要一定的时间，如果只考虑小时级的调度，可能会导致设备频繁启停，降低设备的寿命和运行效率。同样，ISAC的蓄冷和释冷过程也需要一定的时间，如果只考虑小时级的调度，可能会导致蓄冷量不足或释冷量过剩，影响用户的用能体验。

因此，需要采用多时间尺度优化调度策略，对微电网进行更加精细化的控制和管理。多时间尺度调度策略通常包括日计划、小时计划和实时调度三个层次。日计划根据长期负荷预测和电价信息，制定各设备的运行计划，确定机组的启停状态和发电功率范围。小时计划根据短期负荷预测和实时电价信息，对日计划进行修正，确定各设备的出力曲线。实时调度根据实时的负荷和电网状态，对小时计划进行微调，保证微电网的稳定运行。

三、含冰蓄冷空调的冷热电联供型微网多时间尺度优化调度模型构建

构建含冰蓄冷空调的冷热电联供型微网多时间尺度优化调度模型，需要综合考虑能源供需平衡、设备运行特性、用户需求响应和经济性等因素。该模型通常可以采用混合整数线性规划（Mixed Integer Linear Programming, MILP）或非线性规划（Nonlinear Programming, NLP）等方法进行求解。

具体来说，该模型需要包含以下几个关键部分：

目标函数：
通常以微网的运行成本最小化为目标，包括燃料成本、运维成本、启动成本和电网交互成本等。
约束条件：
- 能量平衡约束：
  保证电力、热力和冷力的供需平衡，考虑各设备的发电、供热和制冷能力。
- 设备运行约束：
  限制各设备的出力范围、启停时间、爬坡速率等，考虑设备的物理特性和运行限制。
- 冰蓄冷空调运行约束：
  限制ISAC的蓄冷和释冷速率、蓄冷容量、初始蓄冷量等，考虑ISAC的运行特性。
- 用户需求响应约束：
  根据用户对电价的敏感程度，设定用户的用电、用热和用冷弹性，鼓励用户参与需求响应。
- 电网交互约束：
  限制微网与主电网的交互功率，保证微网的稳定运行。
变量：
包括各设备的出力、启停状态、ISAC的蓄冷和释冷量、用户的用电、用热和用冷量等。