基于系统热惯性与电采暖的热电联合优化分析

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1、基于系统热惯性与电采暖的热电联合优化分析(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：热能工程系学科：动力工程及工程热物理研究生：黄宪政指导教师：倪维斗教授二○一七年五月HeatandPowerJointOptimizationBasedonThermalInertiaofHeatingNetworkandElectricHeatingThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofSci

2、enceinPowerEngineeringandEngineeringThermophysicsbyHuangXianzhengThesisSupervisor:ProfessorNiWeidouMay,2017摘要摘要针对我国当前严重的弃风限电问题，本文围绕“利用系统热惯性及电采暖技术的消纳风电能力如何”及“如何规划电采暖技术从而实现最优的经济性效益”两方面问题来展开研究。首先运用建模优化的思想，综合考虑区域电网和热网的不同组成环节，建立了基于热惯性与电采暖的热电联合优化模型，对不同的系统设置进行了情景分析；然后对模

3、型进行了参数的敏感性分析，研究了各输入参数对热电联合优化系统运行成本等的影响，为决策者制定政策提供参考；最后对不同电采暖建设方案在寿命周期内的经济性进行了分析与评价。本文的主要工作和成果归纳如下：（1）运用建模优化思想，对供热机组、风电、电采暖（储热电锅炉和热泵）、供热管网、热用户等进行数学描述，以系统运行成本最小为优化目标，建立了基于热惯性与电采暖的热电联合优化模型。模型考虑了供热管网与热用户的热惯性，以及热用户的热舒适性，为之后所进行的优化计算与研究分析提供了一套有效的基础工具。（2）基于2014年吉林省长春市的电网

4、与热网的实际数据，设定了不同的情景，分别考虑储热式电热锅炉、热泵和供热系统热惯性，分析不同方案的运行成本、节煤减排潜力与消纳弃风能力等指标，验证模型有效性，探究出了运行成本最低、节煤最明显与消纳弃风效果最优的系统方案，为实际的规划与调度运行提供参考。（3）对模型的经济性和非经济性两类输入参数进行敏感性分析，定量研究不同参数的变化对热电联合优化调度结果的影响程度及规律。通过敏感性分析发现了对模型影响明显的经济性与非经济性参数，以此为政策制定提供定量参考。（4）对电采暖建设方案进行经济性分析，计算了储热式电锅炉和热泵在不同建

5、设规模下系统的净现值，以此来将两种电采暖方案的经济性进行对比。通过计算发现，在本文的系统设置下，热泵在寿命周期更具有经济可行性，且存在最优安装容量，而电热锅炉的经济性略差于热泵。关键词：热惯性；电采暖；风电消纳；优化IAbstractAbstractFacingtheseriouswindcurtailmentprobleminChina,thispapermainlyanswersthefollowingtwoquestions:“howisthewindpowerabsorptionabilityofheatings

6、ystem’sthermalinertiaandelectricheatingtechnologies”and“howtoplantheelectricheatingtechnologiestorealizetheoptimaleconomicbenefits”.Firstly,usingthemodelingmethod,thispaperinvolvesdifferentcomponentsofelectricityandheatingsystem,andbuildsupaheatandpowerjointoptim

7、izationmodelconsideringthermalinertiaandelectricheating.Thismodelisusedinthescenarioanalysisbasedondifferentsystemscenarios.Secondly,sensitivityanalysisiscarriedoutinthispaper,inordertoestimatetheinfluenceofdifferentparametersonrunningcost,andsomeotherindicators,

8、andprovidereferencetopolicymakers.Atlast,thispapercalculatestheeconomicsofdifferentelectricheatingmethodsduringthelifetime.Mainachievementsarelistedasfollows:(