史 偉，陸懷谷，周 珊，呂志鵬，余 濤，史 超，劉文龍，劉 夢(mèng)

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司常州供電分公司，江蘇 常州 213004；2.國(guó)網(wǎng)上海能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司，上海 201210）

0 引言

在能源危機(jī)和環(huán)境惡化的雙重壓力下，全球大力發(fā)展可再生能源、多能源系統(tǒng)互聯(lián)和能源市場(chǎng)建設(shè)，使用戶側(cè)資源參與市場(chǎng)交易的意愿更強(qiáng)，以電能為主的綜合能源交易迅速發(fā)展，從傳統(tǒng)能源服務(wù)到綜合能源服務(wù)的轉(zhuǎn)型成為能源企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

綜合能源系統(tǒng)由電力系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)耦合與互聯(lián)構(gòu)成，以電力系統(tǒng)為核心，與熱力、燃?xì)庀到y(tǒng)高度耦合。可以充分利用多種類型能源（風(fēng)、光、天然氣等）的時(shí)空耦合特性（能源耦合緊密）和互補(bǔ)替代性（互補(bǔ)互濟(jì)，多能互補(bǔ)轉(zhuǎn)換），通過對(duì)電、氣、冷、熱等多種能量進(jìn)行多維度的轉(zhuǎn)換、分配與有機(jī)協(xié)調(diào)管理，達(dá)到各類能源綜合利用、供需互動(dòng)、高效運(yùn)行。目前普遍認(rèn)為綜合能源系統(tǒng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的物理載體，因此綜合能源系統(tǒng)已成為國(guó)際上能源領(lǐng)域未來重要的戰(zhàn)略方向。

在相關(guān)研究中，文獻(xiàn)[1-3]基于情景樹結(jié)構(gòu)建立隨機(jī)經(jīng)濟(jì)模型預(yù)測(cè)控制，基于柔性負(fù)荷響應(yīng)構(gòu)建多時(shí)間尺度綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，實(shí)現(xiàn)綜合柔性負(fù)荷、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和風(fēng)電的協(xié)調(diào)優(yōu)化，降低優(yōu)化過程中風(fēng)電隨機(jī)性的干擾；文獻(xiàn)[4-5]基于電熱混合儲(chǔ)能系統(tǒng)研究，實(shí)現(xiàn)多能源微電網(wǎng)自主控制能力的提升；文獻(xiàn)[6-7]針對(duì)考慮電-熱耦合特性的能源局域網(wǎng)進(jìn)行分層分布式的協(xié)同優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)多能源協(xié)調(diào)互補(bǔ)和深度融合；文獻(xiàn)[8-9]基于熱慣性不確定性的多能源系統(tǒng)魯棒優(yōu)化調(diào)度模型，實(shí)現(xiàn)多能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化；文獻(xiàn)[9-11]根據(jù)能源設(shè)備效率隨負(fù)載率變化的特征，建立用能設(shè)備動(dòng)態(tài)能效模型，實(shí)現(xiàn)各類型能源間的經(jīng)濟(jì)協(xié)同優(yōu)化和梯級(jí)利用；文獻(xiàn)[12-13]建立考慮電熱聯(lián)合需求響應(yīng)的綜合能源系統(tǒng)日前和日內(nèi)優(yōu)化調(diào)度模型，解決區(qū)域綜合能源系統(tǒng)多目標(biāo)雙層優(yōu)化調(diào)度問題；文獻(xiàn)[14-17]搭建了包括電-氣-冷-熱-蒸汽網(wǎng)絡(luò)模型庫的綜合能源在線仿真系統(tǒng)，并通過多能流綜合能量管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)和源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同條件下的優(yōu)化調(diào)度和安全運(yùn)行，基于熱力子系統(tǒng)的熱慣性和多能互濟(jì)進(jìn)行綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性、可靠性評(píng)估。

1 分布式綜合能源系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)概述

分布式綜合能源系統(tǒng)是一種靠近用戶側(cè)的微型綜合能源互聯(lián)系統(tǒng)，系統(tǒng)關(guān)注分布式能源終端及其耦合關(guān)聯(lián)，通過多種能源轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、互補(bǔ)、替代的能量協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)刭Y源的高效利用。

分布式綜合能源系統(tǒng)的拓?fù)潇`活、潮流可控，其能量?jī)?yōu)化管理對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重要意義。但目前的分布式綜合能源系統(tǒng)耦合性和集成度較低，且對(duì)用戶側(cè)冷、熱、電需求變化的感知和反饋能力較差。由于供電、供氣、供冷/熱的綜合能源系統(tǒng)，其各類負(fù)荷需求存在明顯峰谷交錯(cuò)現(xiàn)象，如果各供能系統(tǒng)只按各自高峰負(fù)荷設(shè)計(jì)，會(huì)造成設(shè)備利用率低下并加大供能系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用，因此可通過不同能源系統(tǒng)之間的有機(jī)協(xié)調(diào)與密切配合，實(shí)現(xiàn)各類能源負(fù)載的移峰填谷，提高能源供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備的整體利用率水平。

本文研究的分布式綜合能源系統(tǒng)的能源供應(yīng)設(shè)備主要包括：光伏及電儲(chǔ)能設(shè)備、微燃機(jī)及余熱回收系統(tǒng)、空氣源/地源熱泵與中央空調(diào)系統(tǒng)、電熱鍋爐等電加熱設(shè)備。上述分布式綜合能源系統(tǒng)同時(shí)連接電網(wǎng)，進(jìn)行電能、冷/熱能的存儲(chǔ)，為用戶提供電能、空調(diào)冷/熱能、生活熱水等能源的供應(yīng)。分布式綜合能源系統(tǒng)主要應(yīng)用于微燃機(jī)及余熱回收系統(tǒng)，其提供的熱能對(duì)系統(tǒng)中已有的熱泵、電鍋爐設(shè)備產(chǎn)生的熱能具有互補(bǔ)替代作用。

1.2 系統(tǒng)模型及工作原理

典型的電氣、燃?xì)夂蜔崃Ψ植际骄C合能源系統(tǒng)如圖1 所示。其中，電鍋爐、微燃機(jī)及余熱回收系統(tǒng)均存在慣量延時(shí)，下面對(duì)其模型進(jìn)行詳細(xì)分析。

圖1 典型的電氣、燃?xì)夂蜔崃C合能源系統(tǒng)交互示意圖

電熱鍋爐的熱過程控制系統(tǒng)主要是由鍋爐與三相交流調(diào)壓模塊組成，調(diào)壓模塊通過改變電加熱絲兩端的電壓，從而向鍋爐內(nèi)的水傳遞能量。其能量的傳遞過程首先是電流與它所要調(diào)節(jié)的電壓的關(guān)系，近似可看作是比例關(guān)系；其次是電壓與功率的關(guān)系，兩者之間是非線性的關(guān)系；再次是鍋爐內(nèi)膽與鍋爐外層散熱的關(guān)系。電熱鍋爐的能量傳遞示意圖如圖2 所示。

圖2 電熱鍋爐能量傳遞示意圖

整個(gè)系統(tǒng)的能量，一部分被鍋爐內(nèi)膽吸收，提高了鍋爐內(nèi)膽的水溫，另一部分被鍋爐內(nèi)膽的外層所散發(fā)。設(shè)鍋爐所獲得的總能量是鍋爐內(nèi)膽所獲取能量與鍋爐外層散發(fā)能量的總和。根據(jù)能量守恒定律有：

式中：W 為鍋爐所獲得的總能量；W1為鍋爐內(nèi)膽所獲得的總能量；W2為鍋爐外層散發(fā)的能量。

由熱力學(xué)定理可知：

式中：C1為水的熱容量；T1為鍋爐內(nèi)膽水的溫度；k1為鍋爐內(nèi)膽的散熱系數(shù)。

對(duì)式（2）進(jìn)行求拉氏變換并移相可得：

根據(jù)以上對(duì)電熱鍋爐內(nèi)膽模型的物理機(jī)理分析，可以得出如式（4）所示的電熱鍋爐內(nèi)膽的傳遞函數(shù)。由于傳熱過程是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，存在較大的容積時(shí)延，因此在考慮電熱鍋爐內(nèi)膽的傳遞函數(shù)時(shí)，應(yīng)該考慮純時(shí)滯過程。

電熱鍋爐內(nèi)膽的傳遞函數(shù)應(yīng)該表示為：

由式（4）所示電熱鍋爐模型的傳遞函數(shù)可知，電熱鍋爐是一個(gè)大慣量一階慣性加延遲環(huán)節(jié)，其響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，延遲時(shí)間達(dá)到10 min 以上，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性如圖3 所示。

圖3 電熱鍋爐系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)

冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)由動(dòng)力裝置、供熱裝置和制冷裝置組成，為用戶提供電、冷、熱等不同品類的能源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用。天然氣在原動(dòng)機(jī)中燃燒輸出電能，利用廢氣或廢水余熱回收供熱，利用吸收式/電制冷機(jī)制冷，并經(jīng)常配備蓄能設(shè)備為輔助設(shè)備。

本文以微燃機(jī)及余熱回收系統(tǒng)為例，微燃機(jī)控制直流母線電壓傳遞函數(shù)如圖4 所示。

圖4 微燃機(jī)能量傳遞示意圖

式中：Gmt（s）為微燃機(jī)閉環(huán)傳遞函數(shù)；為微燃機(jī)等效慣性環(huán)節(jié)；G4（s）為外環(huán)PI 環(huán)節(jié)；Giac（s）為微燃機(jī)電流內(nèi)環(huán)等效延遲環(huán)節(jié)；G5（s）為微燃機(jī)變換器增益，其中m 為調(diào)制比，通常取1。

進(jìn)而得到微燃機(jī)閉環(huán)傳遞函數(shù)Gmt（s）為：

通過單位階躍信號(hào)模擬負(fù)載突變，可以得到微燃機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性如圖5 所示。微燃機(jī)響應(yīng)延遲時(shí)間為10 s 左右。

圖5 微燃機(jī)單位階躍響應(yīng)

圖6 為電力、燃?xì)?、熱力典型綜合能源系統(tǒng)能量流動(dòng)圖。該綜合能源系統(tǒng)連接電網(wǎng)，能夠提供交、直流的電能供應(yīng)和生活熱水、空調(diào)冷/熱負(fù)荷供應(yīng)。該系統(tǒng)包含光伏、微燃機(jī)等主要電能生產(chǎn)設(shè)備，包含熱泵、電輔熱、微燃機(jī)余熱回收系統(tǒng)等熱能生產(chǎn)設(shè)備，以及電池儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能等主要儲(chǔ)能設(shè)備。

根據(jù)圖6 所示系統(tǒng)中能量的流動(dòng)關(guān)系，建立電母線、煙氣母線、熱母線、冷母線的功率平衡約束，具體如式（7）—（10）所示。

圖6 多能源要素分布式綜合能源系統(tǒng)能量流動(dòng)圖

1）電母線功率平衡約束。

式中：Pgrid為電網(wǎng)側(cè)輸入功率；Pmt為微燃機(jī)發(fā)電功率；Ppv為光伏發(fā)電功率；Pwt為風(fēng)機(jī)發(fā)電功率；LE為電負(fù)荷功率；PAC1為冰蓄冷主機(jī)的電功率；Php為熱泵的電功率；Peb為電鍋爐等電加熱設(shè)備的電功率；PES，C和PES，D分別為電儲(chǔ)能的充、放電功率；分別為制冷主機(jī)制冰、制冷時(shí)的電功率。

2）煙氣母線熱功率平衡約束。

式中：QCHP，smoke為熱電聯(lián)供機(jī)組回收的煙氣熱功率；QHRSG，smoke和QHX，smoke分別為余熱鍋爐回收裝置、煙氣換熱器吸收的煙氣的熱功率。

3）熱母線功率平衡約束。

4）冷母線功率平衡約束。

基于設(shè)備準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型建立的能量功率平衡約束條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜合能源系統(tǒng)內(nèi)部的能流轉(zhuǎn)換過程及供需平衡的描述。

1.3 電力和燃?xì)獾膽T量互補(bǔ)控制策略

本文所涉及的燃?xì)庀到y(tǒng)、熱力系統(tǒng)均具備較大的慣性，具有快動(dòng)態(tài)特性的電力系統(tǒng)與具有慢動(dòng)態(tài)特性的燃?xì)庀到y(tǒng)、熱力系統(tǒng)通過電熱耦合、氣電耦合、氣熱耦合實(shí)現(xiàn)緊密結(jié)合和互補(bǔ)替代。

在電力和燃?xì)獾膽T量互補(bǔ)工況下，當(dāng)儲(chǔ)能電池SOC（荷電狀態(tài)）受直流側(cè)功率影響發(fā)生變化時(shí)，微燃機(jī)根據(jù)電池的SOC 波動(dòng)調(diào)整其輸出功率，直至匹配直流側(cè)功率缺額，同時(shí)給儲(chǔ)能電池進(jìn)行充電，使電池的SOC 維持恒定。電力和燃?xì)獾膽T量互補(bǔ)控制策略利用儲(chǔ)能電池小慣量特性，使儲(chǔ)能電池快速響應(yīng)直流側(cè)功率突變的短時(shí)功率缺額，微燃機(jī)則根據(jù)電池SOC 緩慢調(diào)整其出力，直至完全匹配直流側(cè)功率缺額并維持電池SOC 恒定。

2 分布式綜合能源系統(tǒng)典型工作模式

2.1 分布式綜合能源系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

分布式綜合能源系統(tǒng)中單能流簡(jiǎn)單組合、單獨(dú)控制的系統(tǒng)能源利用效率差，對(duì)于存在熱力和燃?xì)怦詈舷到y(tǒng)調(diào)節(jié)不靈活，設(shè)備頻繁運(yùn)行于非額定工作點(diǎn)，基于電力和燃?xì)鈶T量分析的分布式綜合能源控制方法，能夠充分發(fā)揮電能靈活樞紐、高速控制的性能，通過智慧物聯(lián)終端設(shè)備的分布式邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)快速控制，有助于分布式綜合能源系統(tǒng)在控制時(shí)間尺度和精細(xì)化程度上的提高。

圖7 所示為一個(gè)多能源要素分布式綜合能源系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)。該分布式綜合能源系統(tǒng)總裝機(jī)容量135 kW，其中包括：120 kW 的電網(wǎng)供電，1臺(tái)有余熱回收系統(tǒng)的60 kW 微燃機(jī)，1 臺(tái)峰值功率為30 kW 的光伏陣列，30 kW、60 kWh 儲(chǔ)能電池組，60 kW 電熱鍋爐（包括11.5 kW 低溫冷暖機(jī)組和12.14 kW 熱水機(jī)的空氣源熱泵，1.5 t 的儲(chǔ)熱水箱）。系統(tǒng)中負(fù)載每小時(shí)最大用電量為150 kW。

圖7 多能源要素分布式綜合能源系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)

圖中AC（交流）端口1 通過變比為10 kV/0.4 kV 的變壓器與分布式綜合能源系統(tǒng)相連，AC 端口2 與微燃機(jī)及余熱回收系統(tǒng)相連，AC 端口3與AC 電能負(fù)載相連，AC 端口4 與熱泵及電加熱設(shè)備相連。DC（直流）端口1 與儲(chǔ)能電池相連，DC 端口2 與光伏陣列相連，DC 端口3 與DC 電能負(fù)載相連。

2.2 分布式綜合能源系統(tǒng)控制方法

本文的分布式綜合能源系統(tǒng)采用基于電力和燃?xì)鈶T量分析的互補(bǔ)控制策略，該控制策略在分布式綜合能源系統(tǒng)整體控制策略的基礎(chǔ)上，通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行信息、各電氣量測(cè)及環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、分析，形成可下發(fā)的控制指令并發(fā)送至終端設(shè)備及各執(zhí)行單元。利用電能系統(tǒng)小慣性快速、高效運(yùn)行的特點(diǎn)，和燃?xì)饽堋崮芟到y(tǒng)大慣性連續(xù)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)，快速滿足用戶側(cè)能源供應(yīng)的需求，并實(shí)現(xiàn)以電補(bǔ)氣?；陔娏腿?xì)鈶T量互補(bǔ)控制的分布式綜合能源系統(tǒng)控制流程如圖8 所示。

圖8 中，Pgrid為交流端口1 電網(wǎng)電能使用的功率，Pmt為交流端口2 微燃機(jī)的發(fā)電功率，ηmth為微燃機(jī)余熱回收系統(tǒng)產(chǎn)生熱量的效率，Pac為交流端口3 交流電能負(fù)載的用電功率，Pdc為直流端口3 直流電能負(fù)載的用電功率。Pac為系統(tǒng)輸出的實(shí)時(shí)電負(fù)荷功率，因此LE=Pac+Pdc；Pph和Peh分別為交流端口4 熱泵、電加熱設(shè)備消耗電能的功率，ηph和ηeh分別為系統(tǒng)中熱泵、電加熱設(shè)備產(chǎn)生的熱的效率，Pb為直流端口1 儲(chǔ)能電池發(fā)出的功率，Ppv為直流端口2 光伏陣列發(fā)電功率，PHL為系統(tǒng)產(chǎn)生的實(shí)時(shí)熱負(fù)荷功率，因此PHL=ηmth·Pmt+ηph·Pph。LEf為系統(tǒng)供應(yīng)電負(fù)荷的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)功率，Phwf為系統(tǒng)供應(yīng)熱水負(fù)荷的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)功率，Phaf為系統(tǒng)供應(yīng)空調(diào)熱負(fù)荷的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)功率，Phsf為系統(tǒng)儲(chǔ)熱的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)功率，LEf，Phwf，Phaf和Phsf分別為通過采集數(shù)據(jù)對(duì)日內(nèi)電負(fù)荷、生活熱水負(fù)荷、空調(diào)熱負(fù)荷、儲(chǔ)熱功率預(yù)測(cè)值進(jìn)行校正后的實(shí)時(shí)功率預(yù)測(cè)值。

圖8 基于電力和燃?xì)鈶T量互補(bǔ)控制的分布式綜合能源系統(tǒng)控制流程

通過電力和燃?xì)獾膽T量互補(bǔ)控制策略，在響應(yīng)階段前期利用電能迅速啟動(dòng)電熱鍋爐等電加熱設(shè)備，快速響應(yīng)電、熱負(fù)荷的需求，并在經(jīng)驗(yàn)時(shí)間t 后啟動(dòng)微燃機(jī)，按照一定功率分配比例進(jìn)行電加熱設(shè)備和微燃機(jī)的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電、熱負(fù)荷的補(bǔ)充。該控制方法利用電力系統(tǒng)小慣量特點(diǎn)，和微燃機(jī)、余熱回收系統(tǒng)大慣量的特點(diǎn)，優(yōu)先滿足用戶側(cè)電能、熱能供應(yīng)，通過微燃機(jī)發(fā)電和余熱回收實(shí)現(xiàn)電能、熱能的高效互補(bǔ)供應(yīng)。

若系統(tǒng)電負(fù)荷、熱負(fù)荷的實(shí)時(shí)需求大于光伏的輸出，小于光伏、儲(chǔ)能電池、電網(wǎng)當(dāng)前狀態(tài)下的總輸出功率，可分以下幾種情況分析判斷：

1）系統(tǒng)中只有電負(fù)荷，且電負(fù)荷大于光伏輸出功率時(shí)，執(zhí)行電池放電相關(guān)指令。

2）當(dāng)系統(tǒng)中同時(shí)有電負(fù)荷和熱負(fù)荷，且電負(fù)荷小于光伏輸出功率時(shí)，執(zhí)行啟動(dòng)電加熱設(shè)備（包括熱泵、電輔熱設(shè)備）相關(guān)指令。

3）當(dāng)系統(tǒng)中同時(shí)有電負(fù)荷和熱負(fù)荷，且電負(fù)荷大于光伏輸出功率，則執(zhí)行按照一定的時(shí)間間隔和功率分配比例，啟動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)備和電加熱或微燃機(jī)設(shè)備相關(guān)指令。

4）若系統(tǒng)電負(fù)荷、熱負(fù)荷的實(shí)時(shí)需求大于光伏、儲(chǔ)能電池、電網(wǎng)當(dāng)前狀態(tài)下的總輸出功率，則同時(shí)啟動(dòng)微燃機(jī)和儲(chǔ)能電池放電運(yùn)行，其中，電池放電相關(guān)指令執(zhí)行，包括對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段的判斷，電網(wǎng)非負(fù)荷高峰優(yōu)先使用電網(wǎng)的電能，電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段，根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的電量情況執(zhí)行放電指令。

儲(chǔ)能設(shè)備、電加熱設(shè)備、微燃機(jī)設(shè)備的啟動(dòng)，根據(jù)以下分析判斷：在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段，則只啟動(dòng)電加熱設(shè)備，不啟動(dòng)微燃機(jī)設(shè)備。在電網(wǎng)高峰時(shí)段，先啟動(dòng)電加熱設(shè)備，延遲時(shí)間t 后啟動(dòng)微燃機(jī)設(shè)備，且判斷系統(tǒng)的電、熱負(fù)荷需求功率大小，當(dāng)電、熱負(fù)荷需求功率較大時(shí)，電加熱設(shè)備優(yōu)先利用儲(chǔ)能系統(tǒng)放電提供；當(dāng)電、熱負(fù)荷需求功率較小時(shí)，電加熱設(shè)備優(yōu)先利用電網(wǎng)供電。微燃機(jī)啟動(dòng)后，按照電加熱設(shè)備、微燃機(jī)設(shè)備功率分配比例λeh和λmt進(jìn)行控制，其中λeh+λmt=1，兩設(shè)備的電、熱功率之和等于系統(tǒng)電、熱負(fù)荷需求，其中微燃機(jī)按照額定功率運(yùn)行，逐漸減小電加熱設(shè)備的運(yùn)行功率。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

設(shè)計(jì)氣電分時(shí)價(jià)格工況和多元負(fù)荷波動(dòng)等工況，進(jìn)行基于電力和燃?xì)獾膽T量互補(bǔ)控制的分布式綜合能源系統(tǒng)仿真研究。

為驗(yàn)證電力和燃?xì)獾膽T量互補(bǔ)控制策略的有效性，在MATLAB/Simulink 平臺(tái)下搭建分布式綜合能源系統(tǒng)仿真模型，其仿真參數(shù)如表1 所示。由于仿真時(shí)間尺度較長(zhǎng)，為方便驗(yàn)證，適當(dāng)減小微燃機(jī)慣量特性與電池容量。

表1 分布式綜合能源系統(tǒng)仿真參數(shù)

如圖9 所示，0 s 前綜合能源系統(tǒng)的電池處于充電工況，儲(chǔ)能電池SOC>60%，微燃機(jī)未工作；0 s 時(shí)電能負(fù)載突增，導(dǎo)致Ppv+Pmt_maxPlack，微燃機(jī)在提供直流側(cè)功率缺額Plack的同時(shí)給儲(chǔ)能電池充電直至其SOC 穩(wěn)定至60%。

圖9 電池充電切換電力和燃?xì)鈶T量互補(bǔ)工況波形

在以上運(yùn)行工況中，儲(chǔ)能電池經(jīng)放電至SOC降到參考值以下，此時(shí)微燃機(jī)開始啟動(dòng)，最終微燃機(jī)出力補(bǔ)償系統(tǒng)功率缺額與電池釋放的能量。在負(fù)載功率出現(xiàn)缺額時(shí)，系統(tǒng)直流母線電壓有小幅突升，系統(tǒng)整體可以保持穩(wěn)定運(yùn)行。

如圖10 所示，在0-10 s，Ppv+Pmt_max>Pac+Pdc，且SOC≥30%，系統(tǒng)運(yùn)行在電力和燃?xì)獾膽T量互補(bǔ)工況。

圖10 負(fù)荷突增波形

在電力和燃?xì)獾膽T量互補(bǔ)下，可將光伏出力的增減與電、熱負(fù)載耗電量的增減都以功率缺額Plack的變化進(jìn)行體現(xiàn)。當(dāng)出現(xiàn)功率缺額時(shí)，綜合能源系統(tǒng)根據(jù)分析確定系統(tǒng)內(nèi)微燃機(jī)、電加熱等設(shè)備的運(yùn)行及功率分配，實(shí)現(xiàn)功率缺額的快速匹配分析和能源設(shè)備的精細(xì)化管控?；陔娏腿?xì)獾膽T量互補(bǔ)控制系統(tǒng)整體可保持穩(wěn)定運(yùn)行，并均具有較好的工作性能。

4 結(jié)語

本文研究的分布式綜合能源系統(tǒng)通過電、氣、熱等多種能源系統(tǒng)的耦合，充分利用電能靈活樞紐、高速控制的性能特點(diǎn)，快速滿足用戶側(cè)能源供應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)以電補(bǔ)氣，既能發(fā)揮燃?xì)?、熱能等大慣性系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，又能利用電能小慣性系統(tǒng)快速、高效運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶需求和電網(wǎng)狀態(tài)的快速響應(yīng)，滿足分布式綜合能源系統(tǒng)精細(xì)、實(shí)時(shí)的控制需求。