鄧 昕 ，代瓊丹

（1.浙江大學(xué) 工程師學(xué)院，浙江 杭州 310015；2.浙江大學(xué) 電氣工程學(xué)院，浙江 杭州 310027）

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，催生了人們對(duì)多種能源綜合利用的需求，如何進(jìn)一步提高能源利用多樣性、減少環(huán)境污染，已成為當(dāng)今學(xué)術(shù)界乃至整個(gè)社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)。借助973計(jì)劃、863計(jì)劃等研究課題，我國(guó)啟動(dòng)了與綜合能源規(guī)劃相關(guān)的技術(shù)研究和創(chuàng)新，對(duì)綜合能源利用技術(shù)進(jìn)行大力推廣，并開(kāi)始建立源端清潔、使用安全、綜合高效、供應(yīng)可持續(xù)的能源服務(wù)結(jié)構(gòu)和供應(yīng)體系。2016年3月，國(guó)家發(fā)布了《十三五規(guī)劃綱要》，其將“積極建設(shè)源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展、集成互補(bǔ)的綜合能源系統(tǒng)”作為建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。對(duì)于綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃與運(yùn)行問(wèn)題，目前已有較多研究。文獻(xiàn)[1]利用最優(yōu)潮流算法，構(gòu)建直流交流混合傳輸電網(wǎng)二層規(guī)劃最優(yōu)潮流模型，對(duì)“源-網(wǎng)-荷”三部分進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。文獻(xiàn)[2]建立冷、熱、電三聯(lián)供（combined cooling, heating and power ，CCHP）系統(tǒng)的最優(yōu)潮流方程，利用多能耦合定價(jià)機(jī)制，對(duì)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的定價(jià)問(wèn)題進(jìn)行了分析，促使更多用戶合理用能，使得綜合能源系統(tǒng)中相關(guān)能源價(jià)值得到更好的體現(xiàn)。文獻(xiàn)[3]從模型、算法及指標(biāo)體系3個(gè)方面，分析了在綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估的過(guò)程中可能面臨的問(wèn)題。文獻(xiàn)[4]對(duì)區(qū)域性綜合能源冷熱電負(fù)荷能量平衡性展開(kāi)研究，但未考慮通道傳輸實(shí)際過(guò)程需要滿足的約束條件。文獻(xiàn)[5]利用混合整數(shù)線性模型，進(jìn)行了多類型多區(qū)域的電氣系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃。文獻(xiàn)[6]針對(duì)規(guī)模較大的發(fā)輸電系統(tǒng)及拓展天然氣網(wǎng)絡(luò)，提出了一種基于多階段的綜合規(guī)劃模型。文獻(xiàn)[7]概括了區(qū)域綜合能源系統(tǒng)的常用建模方法與系統(tǒng)仿真技術(shù)。文獻(xiàn)[8]對(duì)區(qū)域性綜合能源系統(tǒng)的相關(guān)構(gòu)成進(jìn)行了介紹，并對(duì)其穩(wěn)態(tài)分析的具體方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述。在上述研究背景下，本文擬構(gòu)建以CCHP系統(tǒng)為典型的多類型多區(qū)域綜合能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃模型，并將不同區(qū)域作為規(guī)劃對(duì)象，選定區(qū)域典型數(shù)據(jù)，使用Matlab軟件、Yalmip 工具箱及 CPLEX求解器進(jìn)行求解。仿真結(jié)果表明，通過(guò)多類型“功能塊”綜合能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃，能夠提高設(shè)備利用率以及綜合能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

1 多類型多區(qū)域綜合能源系統(tǒng)理論簡(jiǎn)介

1.1 多區(qū)域劃分

考慮行政區(qū)域與城鄉(xiāng)規(guī)劃以及區(qū)域內(nèi)負(fù)荷特性、用地特性及供電特性，將區(qū)塊內(nèi)這3個(gè)特性分布趨于一致和平衡的地塊以及地理位置相近的地塊劃分為同一區(qū)域。同一區(qū)域不可橫跨市政分區(qū)和控規(guī)邊界。

對(duì)于規(guī)劃區(qū)域，以我國(guó)綜合能源系統(tǒng)發(fā)展背景和發(fā)展現(xiàn)狀作為基礎(chǔ)，以部分地塊的冷、熱、電需求作為導(dǎo)向，制定區(qū)域控制的詳細(xì)目標(biāo)和計(jì)劃，對(duì)不同地塊的允許開(kāi)發(fā)深度和冷、熱、電性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的分類。根據(jù)區(qū)域內(nèi)冷、熱、電負(fù)荷的預(yù)測(cè)結(jié)果以及各個(gè)地塊能源系統(tǒng)的冷、熱、電負(fù)荷性質(zhì)，將規(guī)劃區(qū)域分為相應(yīng)的能源網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域配置。

將規(guī)劃對(duì)象按照多區(qū)域劃分，一方面可以獲得聯(lián)網(wǎng)效益，將電力調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)效益、不同區(qū)域之間冷、熱、電負(fù)荷的錯(cuò)峰效益等進(jìn)行一定程度的提高，另一方面還可以降低投資成本和運(yùn)行成本。

1.2 CCHP系統(tǒng)模型

綜合能源系統(tǒng)是圍繞能源供給體系提出的新概念。綜合能源系統(tǒng)作為開(kāi)展綜合能源供給側(cè)創(chuàng)新的重要平臺(tái)，其在各種能源系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的建設(shè)、維護(hù)和運(yùn)行的過(guò)程中，有機(jī)協(xié)調(diào)和優(yōu)化各個(gè)能源系統(tǒng)的供應(yīng)、傳輸、分配及消費(fèi)等環(huán)節(jié)，最終形成相應(yīng)的能源一體化系統(tǒng)[9]。本文采用CCHP系統(tǒng)作為典型的綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行研究。

CCHP系統(tǒng)依據(jù)能量梯級(jí)利用原理[10-11]，可以同時(shí)向用戶輸送冷、熱、電3種形式的能量，其設(shè)備構(gòu)成如圖1所示。CCHP系統(tǒng)主要燃料為天然氣，天然氣被輸送到燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備，通過(guò)消耗天然氣，帶動(dòng)以燃?xì)廨啓C(jī)為代表的燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備運(yùn)行[12]，產(chǎn)生的電力大部分供用戶使用，小部分供電制冷機(jī)消耗以滿足用戶的一部分冷需求；燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的余熱和燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的熱量大部分被輸送給用戶以提供所需熱力，小部分由吸收式制冷機(jī)消耗供冷。燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的余熱還可通過(guò)余熱回收設(shè)備，來(lái)滿足用戶的冷熱需求。

圖1 CCHP系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成Fig. 1 Composition of CCHP system equipments

CCHP系統(tǒng)將生產(chǎn)冷、熱、電的設(shè)備規(guī)劃在同一個(gè)系統(tǒng)中，大大提高了各種能源的利用效率：普通熱電的利用效率不足50%；在CCHP系統(tǒng)中，熱電效率為70%左右，最高可達(dá)90%，系統(tǒng)在保證能源高效利用的同時(shí)，大大減少了排放物所造成的環(huán)境污染[13]。

隨著能源技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平的提高，CCHP系統(tǒng)得到了迅猛的發(fā)展，然而受技術(shù)條件的限制及更高經(jīng)濟(jì)性要求的制約，仍然使得CCHP系統(tǒng)設(shè)備容量和組合方式的選擇面臨很多困難。夏季、冬季、過(guò)渡季，不同季節(jié)有著不同的冷、熱、電需求；上午、下午、晚上，一天中不同的時(shí)刻面臨著不同的日運(yùn)行負(fù)荷變化，因此，選擇更高效的調(diào)控方式、采用更經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行策略，對(duì)CCHP系統(tǒng)的優(yōu)化起著舉足輕重的作用。雖然CCHP系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，但是多場(chǎng)景、多時(shí)刻、多類型的組合方式和負(fù)荷特性，大大增加了整個(gè)系統(tǒng)規(guī)劃的難度[14-16]。

2 系統(tǒng)模型構(gòu)建

針對(duì)不同區(qū)域不同時(shí)間對(duì)冷熱電負(fù)荷需求的不同，建立相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)和約束條件[16]。CCHP系統(tǒng)通常及投資金額和長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用最少為目標(biāo)，解決何時(shí)何地建設(shè)何等容量產(chǎn)能裝置、輸送管網(wǎng)或能源變換裝置的問(wèn)題[17]。投資運(yùn)行費(fèi)用包括：機(jī)組年投資成本、燃料費(fèi)用及購(gòu)電費(fèi)用等。運(yùn)行中按照不同冷、熱、電需求考慮：設(shè)備的固有約束和電平衡約束、各類裝置施工和投建約束、冷熱平衡約束及運(yùn)行的上下限約束等[18-19]。

2.1 CCHP系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)

以機(jī)組年投資費(fèi)用、燃料費(fèi)用及購(gòu)電費(fèi)用之和最小為目標(biāo)，建立CCHP系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)；

（1）CCHP機(jī)組年投資費(fèi)用

式中：R——年折算系數(shù)；Kgt,r——燃?xì)廨啓C(jī)單位容量?jī)r(jià)格； Kgb,r——燃?xì)忮仩t單位容量?jī)r(jià)格；Kec,r——電制冷機(jī)單位容量?jī)r(jià)格；Kac,r——吸收式制冷機(jī)單位容量?jī)r(jià)格；Wgt,i,r——CCHP系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)容量；Wgb,i,r——CCHP系統(tǒng)燃?xì)忮仩t容量； Wec,i,r——CCHP系統(tǒng)電制冷機(jī)容量；Wac,i,r——CCHP系統(tǒng)吸收式制冷機(jī)容量；Ncchp——CCHP系統(tǒng)的個(gè)數(shù)。

（2）燃料費(fèi)用

式中：Nt——全年時(shí)段數(shù)；ηgt,i——燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率；Pgt,i,t——t時(shí)刻CCHP系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)的功率；ηgb,i——燃?xì)忮仩t的發(fā)熱效率；Hgb,i,t——t時(shí)刻CCHP系統(tǒng)燃?xì)忮仩t的功率；Kf——燃?xì)鈫蝺r(jià)；Hng——天然氣的熱值，取 9.78（kW·h·m-3）；Δt——時(shí)間間隔，取值為 1 h。

（3）購(gòu)電費(fèi)用

式中：Ke,i,t——t時(shí)刻CCHP系統(tǒng)購(gòu)電單價(jià)；Pex,i,t——t時(shí)刻CCHP系統(tǒng)購(gòu)電總量。

2.2 CCHP系統(tǒng)約束條件

文中CCHP系統(tǒng)的約束條件，考慮了冷熱電功率平衡約束、安裝設(shè)備約束和運(yùn)行上下限約束，每個(gè)約束對(duì)居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、辦公區(qū)與工業(yè)區(qū)4個(gè)區(qū)域都成立，具體如下：

（1）冷熱電功率平衡約束

式中：Pd,i,t——t 時(shí)刻CCHP系統(tǒng)中用戶的電負(fù)荷需求；Pec,i,t——t 時(shí)刻CCHP系統(tǒng)電制冷機(jī)的功率；Hd,i,t——t 時(shí)刻CCHP系統(tǒng)中用戶的熱負(fù)荷需求；ηhr,i——熱回收器的回收效率，取0.75；ηhe,i——熱交換器的交換效率，取0.9； Hex,i,t——CCHP系統(tǒng)與熱網(wǎng)交互的熱能；Cd,i,t——t時(shí)刻CCHP系統(tǒng)中用戶的冷負(fù)荷需求；Eec,i——CCHP系統(tǒng)電制冷機(jī)的制冷效率；Eac,i——CCHP系統(tǒng)吸收式制冷機(jī)的制冷效率；ΩGT——燃?xì)廨啓C(jī)型號(hào)總集；ΩGB——燃?xì)忮仩t型號(hào)總集；Hac,i,t——t時(shí)刻CCHP系統(tǒng)吸收式制冷機(jī)消耗的功率；r——每種設(shè)備不同的型號(hào)。

（2）安裝設(shè)備約束

（3）運(yùn)行上下限約束

式中：Pgt,r,min——燃?xì)廨啓C(jī)功率下限；Hgb,r,min——燃?xì)忮仩t功率下限；Pec,r,min——電制冷機(jī)功率下限；Hac,r,min——吸收式制冷機(jī)功率下限；Pex,i,max——CCHP系統(tǒng)購(gòu)電上限；Pex,i,min——CCHP系統(tǒng)購(gòu)電下限；Hex,i,max——CCHP系統(tǒng)與熱網(wǎng)交互上限；Hex,i,min——CCHP系統(tǒng)與熱網(wǎng)交互下限。

3 算例分析

將杭州市某一綜合區(qū)域作為研究對(duì)象，選定A，B兩種模式。A種模式下，將規(guī)劃區(qū)域作為一個(gè)整體，不考慮區(qū)域負(fù)荷特性，建立冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)的規(guī)劃面積為80萬(wàn)m2；B種模式下，根據(jù)冷、熱、電需求的不同，將規(guī)劃區(qū)域劃分為不同區(qū)域，分別為居民區(qū)、商業(yè)區(qū)、辦公區(qū)與工業(yè)區(qū)，如圖2所示。

圖2 多類型多區(qū)域綜合能源系統(tǒng)算例Fig.2 An example of multi-type and multi-region integrated energy system

3.1 仿真參數(shù)

B種模式下對(duì)應(yīng)的規(guī)劃面積分布情況為：居民區(qū)約14萬(wàn)m2，商業(yè)區(qū)約14萬(wàn)m2，辦公區(qū)約20萬(wàn)m2，工業(yè)區(qū)約32萬(wàn)m2。天然氣的價(jià)格為2.37元/m3，居民區(qū)電價(jià)、商業(yè)區(qū)電價(jià)、工業(yè)區(qū)電價(jià)、辦公區(qū)電價(jià)、不分區(qū)電價(jià)分別為0.54元/（kW·h）、0.9元/（kW·h）、0.71元/（kW·h）、0.5元/（kW·h）、0.66元/（kW·h）。規(guī)劃年限定為10年，每年的年利率約為5%，不同區(qū)域不同季節(jié)的冷、熱、電負(fù)荷特性如圖3～圖11所示[20-21]。

圖3 夏季不同區(qū)域用戶熱負(fù)荷需求Fig.3 Thermal load demands of users in different regions in summer

圖4 過(guò)渡季不同區(qū)域用戶熱負(fù)荷需求Fig.4 Thermal load demands of users in different regions during transition season

圖5 冬季不同區(qū)域用戶熱負(fù)荷需求Fig.5 Thermal load demands of users in different regions in winter

圖3 ～圖5示出不同區(qū)域不同季節(jié)用戶的熱負(fù)荷需求，比較可得，夏季和過(guò)渡季的熱負(fù)荷需求差別不大，冬季的熱負(fù)荷需求相對(duì)增大。對(duì)工業(yè)區(qū)而言，其熱負(fù)荷需求時(shí)間主要集中在9:00～19:00，這和工業(yè)區(qū)工作時(shí)間吻合；對(duì)于居民區(qū)，夏季和過(guò)渡季的熱負(fù)荷需求時(shí)間在18:00～24:00之間，這是由于此時(shí)居民有洗漱等熱水需求；商業(yè)區(qū)和辦公區(qū)的熱負(fù)荷需求集中在冬季，時(shí)間為8:00～23:00，對(duì)應(yīng)商業(yè)區(qū)和辦公區(qū)工作的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，意味著此兩區(qū)工作區(qū)間內(nèi)需要提供熱來(lái)滿足人員對(duì)保暖的需求。

由圖6～圖8可得不同季節(jié)、不同區(qū)域用戶的冷負(fù)荷需求，在冬季時(shí)，四類區(qū)域的冷負(fù)荷均為0；過(guò)渡季和夏季時(shí)，4類區(qū)域的冷負(fù)荷集中時(shí)間也是各地區(qū)的工作時(shí)間，即8:00～23:00，其中居民區(qū)夏季時(shí)時(shí)間會(huì)提前到7:00，這也與居民區(qū)夏季生活時(shí)間的提前相符合。

圖6 夏季不同區(qū)域用戶冷負(fù)荷需求Fig.6 Cold load demands of users in different regions in summer

圖7 過(guò)渡季不同區(qū)域用戶冷負(fù)荷需求Fig.7 Cold load demands of users in different regions during transition season

圖8 冬季不同區(qū)域用戶冷負(fù)荷需求Fig.8 Cold load demands of users in different regions in winter

圖9～圖11是不同季節(jié)、不同區(qū)域用戶的電負(fù)荷需求曲線，對(duì)電負(fù)荷而言，居民區(qū)、工業(yè)區(qū)、辦公區(qū)夏季、過(guò)渡季和冬季的數(shù)值差異不大。商業(yè)區(qū)冬季的電負(fù)荷需求相對(duì)于夏季和過(guò)渡季有所增加，這是由于商業(yè)區(qū)冬季需要電空調(diào)等供暖設(shè)備工作，因此電需求也相應(yīng)增加。

圖9 夏季不同區(qū)域用戶電負(fù)荷需求Fig.9 Electrical load demands of users in different regions in summer

圖10 過(guò)渡季不同區(qū)域用戶電負(fù)荷需求Fig.10 Electrical load demands of users in different regions during transition season

圖11 冬季不同區(qū)域用戶電負(fù)荷需求Fig.11 Electrical load demands of users in different regions in winter

3.2 仿真結(jié)果及分析

3.2.1 成本分析

分析CCHP系統(tǒng)的投資成本，可以得到，無(wú)論在夏季、冬季，還是過(guò)渡季，B種模式下的總成本都要小于A中模式下的總成本，原因是考慮了不同區(qū)域冷、熱、電負(fù)荷需求不同。負(fù)荷需求不僅影響用電端的實(shí)時(shí)需求，同時(shí)也影響供電電價(jià)，進(jìn)而影響購(gòu)電量和購(gòu)氣量。由表1～表3可以看到，總成本的減少主要來(lái)源于購(gòu)電成本的降低。

表1 夏季CCHP系統(tǒng)投資成本Tab. 1 Investment costs of CCHP system in summer

表2 過(guò)渡季CCHP系統(tǒng)投資成本Tab. 2 Investment costs of CCHP system during transition season

表3 冬季CCHP系統(tǒng)投資成本Tab. 3 Investment costs of CCHP system in winter

在B模式下，冬季熱負(fù)荷需求較大，燃?xì)赓M(fèi)用最高；夏季時(shí)冷負(fù)荷需求大，燃?xì)忮仩t需要消耗燃?xì)庖援a(chǎn)生足夠的熱滿足吸收式制冷機(jī)的需求，因此夏季燃?xì)赓M(fèi)用最高。由于過(guò)渡季的設(shè)備安裝費(fèi)用降低，因此設(shè)備本身產(chǎn)電量降低，其對(duì)應(yīng)的購(gòu)電費(fèi)用相比其他的時(shí)期有所增加。最后總成本為夏季12 855萬(wàn)元，過(guò)渡季12 184萬(wàn)元，冬季12 003萬(wàn)元。

3.2.2 運(yùn)行分析不同區(qū)域各季節(jié)的設(shè)備實(shí)時(shí)功率如圖12～圖23所示。

圖12 夏季居民區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 12 Real-time powers of various equipments of residential area in summer

圖13 過(guò)渡季居民區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 13 Real-time powers of various equipments of residential area during transition season

圖14 冬季居民區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 14 Real-time powers of various equipments of residential area in winter

圖12 ～圖14顯示的是居民區(qū)不同季節(jié)各設(shè)備的實(shí)時(shí)功率，可以看到，作為居民區(qū)熱負(fù)荷供應(yīng)的燃?xì)忮仩t，其實(shí)時(shí)功率在夏季和過(guò)渡季主要集中在8:00-24:00，并在21:00左右達(dá)到小高峰。分析原因可知，這部分時(shí)間居民在家休息，需要熱水洗漱，因此熱負(fù)荷的需求比較集中；夏季吸收式制冷機(jī)功率較高，是由于天氣炎熱居民需要制冷機(jī)進(jìn)行降溫，相對(duì)于電制冷機(jī)而言，吸收式制冷機(jī)的成本相對(duì)較低，因此其使用功率高。

由圖15～圖17工業(yè)區(qū)不同季節(jié)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率曲線可得，工業(yè)區(qū)的設(shè)備功率季節(jié)區(qū)分不大，冷、熱負(fù)荷設(shè)備供應(yīng)均在上午9:00到晚上7:00間，這部分時(shí)間是工業(yè)區(qū)實(shí)施工作的時(shí)間，晚上7:00結(jié)束后，工業(yè)區(qū)停止工作，因此冷、熱負(fù)荷設(shè)備供應(yīng)也隨之停止；對(duì)于電負(fù)荷而言，晚上一部分設(shè)備依然需要保持在運(yùn)行狀態(tài)，因此作為電負(fù)荷供應(yīng)的燃?xì)廨啓C(jī)在晚上仍有實(shí)時(shí)功率曲線。

圖18～圖20是商業(yè)區(qū)不同季節(jié)的設(shè)備實(shí)時(shí)功率曲線，分析曲線可得，商業(yè)區(qū)從上午8:00開(kāi)始工作，因此也從上午8:00開(kāi)始電負(fù)荷設(shè)備燃?xì)廨啓C(jī)供應(yīng)上升，并在下午4:00達(dá)到小高峰，晚上23:00工作結(jié)束后，電負(fù)荷設(shè)備供應(yīng)恢復(fù)穩(wěn)定，只滿足夜間維持的需求。對(duì)于冷、熱負(fù)荷的供應(yīng)，在冬季，商業(yè)區(qū)設(shè)備只需要提供熱負(fù)荷滿足人們保持溫度的需求；在夏季和過(guò)渡季，商業(yè)區(qū)設(shè)備只需要提供冷負(fù)荷滿足需求。

圖15 夏季工業(yè)區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 15 Real-time powers of various equipments of industrial area in summer

圖16 過(guò)渡季工業(yè)區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 16 Real-time powers of various equipments of industrial area during transition season

圖17 冬季工業(yè)區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 17 Real-time power of various equipment of industrial area in winter

圖18 夏季商業(yè)區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 18 Real-time powers of various devices of commercial area in summer

圖19 過(guò)渡季商業(yè)區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 19 Real-time powers of various devices of commercial area during transition season

圖20 冬季商業(yè)區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 20 Real-time powers of various devices of commercial area in winter

圖21 夏季辦公區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 21 Real-time powers of various equipments of office area in summer

圖22 過(guò)渡季辦公區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 22 Real-time powers of various equipments of office area during transition season

圖23 冬季辦公區(qū)各設(shè)備實(shí)時(shí)功率Fig. 23 Real-time powers of various equipments of office area in winter

辦公區(qū)不同季節(jié)的設(shè)備實(shí)時(shí)功率曲線如圖21～圖23所示，對(duì)辦公區(qū)而言，購(gòu)電成本相較于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電成本更低，因此辦公區(qū)的電負(fù)荷需求依靠購(gòu)電，燃?xì)廨啓C(jī)無(wú)論在哪個(gè)季節(jié)均無(wú)運(yùn)行；熱負(fù)荷需求由燃?xì)忮仩t設(shè)備來(lái)保障，設(shè)備運(yùn)行時(shí)間一般為8:00～ 22:00，這個(gè)時(shí)間段與用戶辦公時(shí)間段相符合；在夏季和過(guò)渡季的冷負(fù)荷需求主要由吸收式制冷機(jī)提供，在冬季時(shí)由于沒(méi)有冷需求，因此制冷設(shè)備的功率為0。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以一綜合區(qū)域作為規(guī)劃對(duì)象，充分考慮季節(jié)負(fù)荷特性和區(qū)域負(fù)荷特性，選定A和B兩種模式，確定典型數(shù)據(jù)，求解得到劃分多區(qū)域和不劃分多區(qū)域兩種模式下的總成本，以及多區(qū)域情形下各設(shè)備不同季節(jié)的實(shí)時(shí)運(yùn)行功率。分析結(jié)果表明，多類型多區(qū)域綜合能源系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃適用性更強(qiáng)，能夠提高綜合能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

本文構(gòu)建的CCHP系統(tǒng)模型充分考慮了機(jī)組的年投資費(fèi)用、燃料費(fèi)用及購(gòu)電費(fèi)用。約束條件也包含冷熱電平衡約束、安裝設(shè)備約束、運(yùn)行上下限約束等等，具有一定的理論依據(jù)。如何將所建立的模型與儲(chǔ)能系統(tǒng)、風(fēng)光系統(tǒng)相聯(lián)系，以及在各個(gè)“功能塊”之間建立熱網(wǎng)連通系統(tǒng)，這是未來(lái)值得繼續(xù)研究的課題。