考慮系統耦合性的綜合能源協同優化

宋晨輝, 馮 健, 楊東升, 周博文, 齊 格

(東北大學信息科學與工程學院, 遼寧省沈陽市 110819)

0 引言

隨著社會經濟水平迅速發展,能源危機也在不斷加劇,據統計,中國人均資源擁有量不足世界平均水平的1/2,其中70%為不可再生的化石能源,而單位國內生產總值(GDP)能耗卻是世界平均水平的2.5倍[1],同時化石能源的廣泛使用,也給生態環境帶來了巨大壓力。可再生能源技術的飛速發展與大范圍推廣,為解決能源和環境污染問題提供了有效途徑。國家開始大力推動風能、光能等可再生清潔能源利用,但隨之也帶來了新能源的消納與并網問題[2]。因此,亟需建立一種利用率高、智慧、安全、可持續的新型能源利用模式[3]。

傳統的能源利用模式中,按照能源類型可將能源系統劃分為電力系統、熱力系統以及天然氣系統,各能源系統由于物理特性區別,在系統規劃設計以及運行控制中存在不同特征[4]。而將電能、熱能以及天然氣調度供應割裂開來的傳統供用能方式,未考慮電力系統、天然氣系統和熱力系統間的聯系,不能充分發掘各自的供能優勢與潛力,降低了能源供應模式的靈活性[5]。例如熱能易于存儲[6],但難以實現利用時的靈活控制,同時其傳輸損耗較大;而電能雖然具有分布范圍廣,傳輸速度快,控制手段靈活等優勢,但其即發即用,難以大容量、長時間存儲的弊端卻帶來了電網高滲透率下的清潔能源消納問題。因此,對電、熱、氣綜合能源優化運行及其耦合關系進行研究,符合綜合能源系統(integrated energy system,IES)運行時的多能耦合互補特征,有利于提高能源的綜合利用效率。……