工業園區光熱供能系統優化配置方法

謝義苗

摘? 要：在確保工業園區中各類能源設備穩定運行的前提條件下，減少運行成本，開展工業園區光熱供能系統優化配置方法研究。通過分析光熱供能系統優化約束條件、基于多能互補構建優化配置函數，提出一種全新的優化配置方法。通過應用實例分析的方式進一步證明，新的優化配置方法能夠有效降低工業園區能源設備的運行成本。

關鍵詞：工業園區;光熱供能系統;優化;配置方法;優化目標;多能互補;

中圖分類號：TM721? 文獻標識碼：A

引言

新能源技術的廣泛使用，在很大程度上為我國不可再生能源的貯備提供了新的方向，與此同時，一些集成風電、光電、熱電系統的供電技術開始在市場內盛行，以新能源技術為代表的機械電力設備開始呈現一種多元化發展趨勢。但在此過程中，由于光熱供能系統的容量與峰值有限，導致系統在使用中常存在由于電力外輸困難造成的棄風現象，此種現象已在一定程度上對我國新能源開發造成了抑制^[1]。

1工業園區光熱供能系統優化配置方法

1.1分析光熱供能系統優化約束條件

相比常規的供能系統，本文研究的工業園區光熱供能系統，在實際運行中，受到更多條件的約束，而要實現基于此系統供能的全面優化，應當掌握系統優化過程中的約束條件，將此作為依據，進行優化前的約束補償^[2]。

通常情況下，系統運行需要前端供電作為支撐，而工業園區光熱供能系統內的常規性電源為火電，針對火電的約束項目包括機組出力能力、出力范圍、啟停與爬坡約束等。同時，在不同的調度周期內，前端發電量與供電端需求量是不同的，只有確保兩者在支出時保持一個對等的效益或均衡的條件，才能保證系統的穩定運行^[3]。假定在同一個工業園區，系統同時處于充電與放電狀態，對應的出力約束將涉及其中每個子系統的能源流運行，因此，可以將此時的出力約束條件表示為下述計算公式組：

公式（1）中：分別表示為系統供能出力最小值與供能出力最大值;K表示為系統功能機組規模或數量;R表示為能源回收系數，通常表示為常數;C表示為機組成本折現值;F表示為系統放電運行功率;i表示為新能源類別;inv表示為決策變量;fope表示為啟動功率;N表示為供能類型數量。綜合上述計算公式可知，系統在實際供能運行過程中，受到多個參數的限制與束縛，而要解決與此方面相關的問題，應當以計算公式（1）中的多個不確定參數作為優化的目標，進行系統優化決策的依據。

1.2基于多能互補構建優化配置函數

在掌握工業園區光熱供能系統運行的約束條件后，可基于多能互補角度，構建一個能源優化配置函數，通過調度資源的合理化配置，實現對系統的優化。并在此基礎上，明確工業園區光熱供能系統運行時，太陽直射時長、太陽光照倍數、系統有效儲能時間等，可以作為優化配置經濟性的評價關鍵指標。當確定系統的既定容量后，通過上述提出的參數進行放電與供能的直接反映，反映過程可用下述計算公式表示：

公式（2）中：L表示為光熱供能系統運行時，放電與供能的直接反映環境;n表示為工業園區系統運營區間;M表示為系統維修與運行構件養護成本;r表示為設備更換折現率;E表示為系統在單位時間內的功能量;t表示為年限。根據上述計算公式可知，系統在運行中的成本支出較多，而要降低成本要素對系統運行的約束，應構建一個最小年容量因子，通過對前端需求的感應與后端供應的時效感知，進行前端與后端的綜合調控^[4]。調節的過程可用下述計算公式表示：

公式（3）中：ηreveiver表示為配置函數;P_H表示為前端需求感應結果;P_A表示為后端供應時效感知結果。根據前后端的比值結果，進行系統參數的調整，以此種方式，實現對系統運行的優化，達到對工業園區光熱功能系統優化配置的設計目的。

2實例應用分析

基于本文上述的論述內容，從理論層次實現了配置方法的初步設計，為了確保在實際應用中，本文上述設計的優化配置方法能夠有效提高工業園區光熱功能系統的運行質量和效果，達到能源的合理利用目標，開展下述實例應用分析。選擇以某工業園區作為依托，針對該園區當中的儲能資源進行優化配置。在該儲能單元當中共包含了火電機組共10臺，其總體的機組容量約為1568.26MW，運行過程中的最大負荷為1269MW。在該火電機組當中的節點#32接入700MW光伏電站，在節點#35接入300MW光熱電站。根據上述已知的信息，對按照本文優化配置方法優化后的工業園區火電機組運行成本計算并記錄，將其與優化前各個成本數值進行對比，得到表1。

從表1得出的實驗結果可以看出，通過本文設計的優化配置方法優化后的工業園區火電機組運行成本，在各個項目當中均得到了明顯的降低，在確保工業園區正常運行的過程中，為工業園區帶來了更大的經濟效益。

3結束語

通過本文上述研究，利用光熱功能系統實現了對工業園區能源的優化配置，并通過應用實例的方式進一步證明了優化配置方法的可行性和合理性。在后續的研究當中，結合本文上述構建的基于多能互補構建優化配置函數，還可實現對工業園區中更多類型資源的合理配置，從而實現工業園區運行性能和綜合經濟效益的全面提升。

參考文獻

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