含热泵的热电联产型微电网最优容量配置与经济运行研究

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1、含热泵的热电联产型微电网最优容量配置与经济运行研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：郭宇航指导教师：谢开贵教授学位类别：工程硕士（电气工程领域）重庆大学电气工程学院二O一五年五月OptimalModelsofCapacityPlanningandSystemOperationforCHPMicrogridsIncorporatingHeatPumpsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequiremen

2、tfortheProfessionalDegreeByGuoYuhangSupervisedbyProf.XieKaiguiSpecialty：ME(ElectricalEngineeringField)SchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要微电网作为一种优异的可再生能源接入方式，引起国内外广泛关注，而如何进一步提升微电网的可再生能源消纳比例是工业界和学术界关

3、注的热点问题。为此本文提出，在热电联产(CombinedHeatandPower,CHP)型微电网中引入用于消纳过剩风电并承担部分热负荷的热泵，改变微电网电能与热能之间的约束关系，能够增强系统的灵活调节能力。本文制定了含热泵的热电联产型微电网运行策略，并从微电网最优容量配置和经济运行两个方面进行了研究。主要研究内容如下：在热电联产型微电网中引入热泵，将减少常规能源消耗、减少弃风量作为出发点，制定了含热泵的热电联产型微电网分级运行策略。分析了热泵在热电联产型微电网中的作用及其对微电网运行策略的影响，考

4、虑热泵和风电机组的优先调度权，在首先满足用户冷、热负荷的基础上，在寒暖两季的工况下制定了相应的运行策略。针对冬冷夏热地区的热电联产型微电网，建立了容量优化配置模型。在运行策略的基础上，区分寒、暖两季，以设备投资成本、运行维护成本、燃料消耗成本和弃风惩罚费用总费用最小为目标，并考虑系统供电、供热可靠性约束，建立了热电联产型微电网容量优化配置模型，采用自适应遗传算法对该问题进行求解。以一年为周期进行算例分析，结果表明：加入热泵后，可适当减少CHP机组、铅酸蓄电池的配置容量，增加风电机组容量。在系统的投资

5、费用年值基本不变的情况下，可以大幅度降低系统的燃料成本和弃风损失，带来明显的经济效益。在容量优化配置的基础上，建立了含热泵的热电联产型微电网短期最优经济运行模型。以包含热电联产机组运行、开机费用、储能损耗费用以及弃风损失费用的调度周期内总费用最小为目标建立了最优经济运行模型，采用混合变异算子的粒子群算法对模型进行求解。以24小时为调度周期进行算例分析，结果表明：加入热泵不仅能减少弃风量，还可以减少CHP机组的燃料消耗，显著降低微电网调度周期内总费用。在最优经济运行模型的基础上，分析热泵能效系数对热电

6、联产型微电网运行经济性的影响。保持微电网其他参数不变，令热泵能效系数在一定范围内变化，在不同能效系数下分别进行最优经济运行模型求解。算例分析表明：增大热泵能效系数可以提高热电联产型微电网的经济性，然而当能效系数超过一定值后，其增大并不会显著减小系统总运行费用。因此在选择热泵时，应综合考虑热泵的投资成本和系统运行成本。关键词：热电联产，微电网，热泵，容量优化配置，最优经济运行I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTMicrogridsarousewidespreadconcernasanexce

7、llentrenewableenergyintegrationpatternathomeandabroad.Tofurtherimprovemicrogridrenewableenergyconsumptiveproportionbecomesahotissuesofindustryandacademia.Therefore,thispaperintroducesheatpumpapparatustoconsumeredundantwindpowerandbearpartoftheheatloadi

8、ncogenerationheatandpowermicrogrid.Thispaperhasdevelopedastrategyofcogenerationheatandpowermicrogridincorporatingheatpump,andconductresearchonconfigurationoptimizingandoptimaleconomicoperationincogenerationheatandpowermicrogrid.Themainc