郭佳興，王金梅，張海同

(寧夏大學(xué)物理與電子電氣工程學(xué)院，銀川市 750021)

0 引 言

隨著全球能源儲(chǔ)量衰減，現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)體系對(duì)不可再生能源依賴性逐步降低，然而清潔能源批量引入和分布式電源迅速普及將加劇能源系統(tǒng)波動(dòng)性，如何解決傳統(tǒng)產(chǎn)能存在的弊端以及新能源出力對(duì)現(xiàn)有能源系統(tǒng)產(chǎn)生的排異現(xiàn)象是目前面臨的主要問(wèn)題[1]。

虛擬電廠[2-4](virtual power plant，VPP)的出現(xiàn)為清潔能源并網(wǎng)帶來(lái)了新轉(zhuǎn)機(jī)，作為能源控制管理平臺(tái)，為保障供需關(guān)系平衡，提高能源系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備聚合度及協(xié)同運(yùn)行效率作出貢獻(xiàn)。然而，目前大部分研究對(duì)于VPP應(yīng)用范圍較窄，文獻(xiàn)[5]主要針對(duì)分時(shí)電價(jià)及光熱電站參與VPP優(yōu)化調(diào)度過(guò)程，通過(guò)自適應(yīng)粒子群算法驗(yàn)證了所建模型的經(jīng)濟(jì)性。文獻(xiàn)[6]考慮了含電動(dòng)汽車的電-氣互聯(lián)VPP調(diào)度策略，采用區(qū)間優(yōu)化理論驗(yàn)證了所建模型在熱舒適方面更具有魯棒性。此外還有大量文獻(xiàn)[7-11]在基于VPP可控模式下，利用能源設(shè)備錯(cuò)時(shí)調(diào)峰、熱電聯(lián)產(chǎn)(combined heat and power,CHP)機(jī)組熱電聯(lián)供及電熱儲(chǔ)能輔助解耦等方法，進(jìn)一步消除能源體系現(xiàn)存弊端。然而，對(duì)碳排放超標(biāo)及廢棄物堆積導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重，生物鏈?zhǔn)Ш獾纫幌盗袉?wèn)題研究較少[12]。本文提出基于VPP調(diào)控的能源設(shè)備聯(lián)合供能并輔以環(huán)境治理協(xié)同運(yùn)行架構(gòu)模型，其主要針對(duì)能源轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行預(yù)處理，最終以CO2的形式流通于碳交易市場(chǎng)，并針對(duì)廢棄材料、工業(yè)垃圾等各類廢棄能源，通過(guò)廢棄物集中處理站將其轉(zhuǎn)換為電能與碳儲(chǔ)形式供需流通。

現(xiàn)有研究很大程度上未能充分挖掘VPP剩余價(jià)值[13]，VPP作為現(xiàn)階段重要的去中心化智能控制技術(shù)，其作用效果符合未來(lái)能源發(fā)展模式。本文采納VPP雙模式(集中式、分散式)調(diào)度優(yōu)化模型，賦予各能源主體獨(dú)立與協(xié)同并存運(yùn)行模式。通過(guò)MATLAB搭載CPLEX求解器進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證VPP調(diào)控下多能源協(xié)同系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化模型的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，較傳統(tǒng)能源調(diào)度的方法有效減少CO2排放、廢棄物堆積及光伏、風(fēng)電機(jī)組大規(guī)模棄風(fēng)棄光問(wèn)題。

1 VPP控制下多能源系統(tǒng)模型建立

1.1 系統(tǒng)運(yùn)行框架

VPP控制下的多能源協(xié)同系統(tǒng)由四個(gè)子系統(tǒng)組成，分別為電力子系統(tǒng)(power subsystem，PS)、熱力子系統(tǒng)(thermal subsystem，TS)、環(huán)境治理子系統(tǒng)(environment governance subsystem，EGS)以及天然氣子系統(tǒng)(natural gas subsystem，NGS)。圖1為VPP控制下的多能源協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置及能流轉(zhuǎn)換。

PS及TS同傳統(tǒng)電-熱能源系統(tǒng)架構(gòu)一致。NGS區(qū)別常規(guī)天然氣系統(tǒng)建模在于內(nèi)部只包含天然氣網(wǎng)及天然氣交易市場(chǎng)?？紤]到P2G設(shè)備的CO2來(lái)源，將其規(guī)劃在EGS中，天然氣產(chǎn)量由NGS調(diào)配，其中EGS還包括碳收集處理站、廢棄物集中處理站、廢氣存儲(chǔ)設(shè)備及廢氣處理裝置。碳收集處理站可降低能源系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放量，同時(shí)為PS提供電力需求。其余設(shè)備單元旨在解決廢棄物擱置現(xiàn)狀，通過(guò)能源轉(zhuǎn)換方式對(duì)廢棄物進(jìn)行回收再利用，以電能形式參與VPP能源調(diào)度過(guò)程。

系統(tǒng)采用雙模式控制運(yùn)行方式，協(xié)調(diào)控制中心(control coordination center，CCC)參與集中式控制模式，通過(guò)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、管理、操作，將所有資源連接到VPP集中管控平臺(tái)，全面掌握其管轄范圍內(nèi)分布式機(jī)組所有信息，全面控制所有產(chǎn)-耗能設(shè)備，充分發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)構(gòu)作用，確保系統(tǒng)安全，降低各方違約風(fēng)險(xiǎn)，有效保護(hù)市場(chǎng)各方利益[14]。而分散式管控模式可充分發(fā)揮VPP運(yùn)營(yíng)商作用，靈活聚合各種可調(diào)分布式能源(distributed energy resource，DER)，減輕集中平臺(tái)管控壓力。未來(lái)VPP 將從單一需求響應(yīng)向混合型發(fā)展，為能源市場(chǎng)提供多種類服務(wù)，在能量、容量市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)發(fā)揮作用[15]。

圖1 VPP控制下的多能源協(xié)同系統(tǒng)運(yùn)行框圖Fig.1 Operational framework of multi-energy collaborative system under VPP control

1.2 多能源協(xié)同系統(tǒng)模型建立

1.2.1 NGS模型

NGS運(yùn)行主要依賴P2G設(shè)備提供天然氣參與系統(tǒng)能源調(diào)度，而 P2G設(shè)備作為連接NGS與PS的重要載體，在提高新能源發(fā)電利用率、促進(jìn)CO2消納及EGS經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面存在明顯優(yōu)勢(shì)[16-17]。

(1)

1.2.2 EGS模型

碳收集處理站是傳統(tǒng)化石能源發(fā)電廠經(jīng)CO2收集、利用與封存( carbon capture，utilization and storage，CCUS) 技術(shù)改造升級(jí)的產(chǎn)物，其作用是可促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、保障能源安全、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)凈零碳排放，具備廣闊的發(fā)展前景[18]。廢棄物集中處理站協(xié)同廢氣處理裝置可解決垃圾泛濫與資源擱置現(xiàn)象，其運(yùn)行模式可充分發(fā)揮物質(zhì)利用價(jià)值，占地面積小且無(wú)污染，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要手段[19]。本文根據(jù)碳收集處理站、廢棄物集中處理站及廢氣處理、存儲(chǔ)裝置之間所展現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)，即設(shè)備運(yùn)行中存在能量互補(bǔ)性，將其聚合為EGS運(yùn)行模式，充分挖掘VPP調(diào)控設(shè)備協(xié)同出力對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的積極影響。環(huán)境治理子系統(tǒng)運(yùn)行模式如圖2所示。

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

圖2 環(huán)境治理子系統(tǒng)運(yùn)行框圖Fig.2 Operational framework of environmental governance subsystem

2 系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)及約束條件

2.1 目標(biāo)函數(shù)

為增加運(yùn)算辨識(shí)度，將目標(biāo)函數(shù)分為系統(tǒng)運(yùn)行支出成本f(E)與收益成本f(M)。

(13)

1)考慮到火力發(fā)電參與EGS電力供應(yīng)過(guò)程，燃油成本成為必要的一部分經(jīng)濟(jì)支出，且CO2以排放、存儲(chǔ)、CH4的形式存在，碳流通質(zhì)量時(shí)刻影響P2G設(shè)備購(gòu)碳成本和碳存儲(chǔ)成本。

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

2)系統(tǒng)運(yùn)行成本：

(19)

3)系統(tǒng)維護(hù)成本：

(20)

4)系統(tǒng)購(gòu)能成本：

(21)

2.2 約束條件

1)電功率平衡約束：

(22)

2)熱功率平衡約束：

(23)

3)EGS約束：

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

4)子系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行約束：考慮到各子系統(tǒng)產(chǎn)-耗能聚合設(shè)備及子系統(tǒng)整體對(duì)外主要表現(xiàn)出的運(yùn)行特性，通過(guò)VPP資源調(diào)配對(duì)其進(jìn)行供需制約直至整體協(xié)同狀態(tài)[20]。

(1)各子系統(tǒng)簽訂合作運(yùn)行協(xié)議，通過(guò)聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)進(jìn)行電、熱功率等多能形式交互。

(32)

(33)

(34)

(35)

(2)各子系統(tǒng)在VPP能源交互前提下，內(nèi)部設(shè)備產(chǎn)能與負(fù)荷須滿足平衡約束條件。

(36)

(37)

(38)

(39)

(3)當(dāng)系統(tǒng)處于協(xié)同運(yùn)行模式時(shí)，任一或多個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致系統(tǒng)須通過(guò)VPP重新組建新的協(xié)同互聯(lián)運(yùn)行模式，在此期間各子系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行，其交互能量為零。

(40)

5)各子系統(tǒng)邊界運(yùn)行約束：

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

3 算例仿真

3.1 基本運(yùn)行數(shù)據(jù)

為表明EGS優(yōu)勢(shì)所在，本文以西北某地區(qū)實(shí)際能源系統(tǒng)進(jìn)行算例仿真[21-22]，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。優(yōu)化時(shí)間周期T為24 h，間隔為1 h。多能源系統(tǒng)包含燃?xì)忮仩t、CHP機(jī)組、P2G設(shè)備各一臺(tái)，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)、光伏發(fā)電站、碳收集處理站、廢棄物集中處理站各一座，廢氣存儲(chǔ)裝置、廢氣處理裝置、蓄電池組、儲(chǔ)熱罐各一個(gè)。風(fēng)、光預(yù)測(cè)出力如圖3所示，電價(jià)時(shí)段劃分如表1所示，各類設(shè)備運(yùn)行參數(shù)如表2所示。

圖3 風(fēng)電、光伏預(yù)測(cè)出力Fig.3 Forecast powers of wind-solar generation

表1 分時(shí)電價(jià)Table 1 Time-of-use electricity price

表2 系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)Table 2 Parameters related to the systems

四個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)外均具協(xié)同性，在基于電-熱-氣綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行模式下加入EGS，旨在研究EGS對(duì)傳統(tǒng)電-熱-氣能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)升級(jí)產(chǎn)生的推動(dòng)作用以及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。本文采用MATLAB+CPLEX求解器對(duì)所提方法進(jìn)行算例仿真驗(yàn)證。

3.2 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

本文所構(gòu)建的兩種方案如表3所示，通過(guò)優(yōu)化能源系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備及各子系統(tǒng)之間協(xié)同運(yùn)行效益，在EGS是否參與系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，對(duì)比分析系統(tǒng)供能單元出力、耗能情況及能源調(diào)度優(yōu)化程度，進(jìn)而驗(yàn)證所提模型在消除棄風(fēng)光量、碳排放強(qiáng)度、提升削峰填谷能力方面的推動(dòng)作用，以相對(duì)經(jīng)濟(jì)模式運(yùn)行。

表3 兩種方案運(yùn)行對(duì)比Table 3 Comparison of the operation status of two scenarios

兩種方案成本對(duì)比如表4所示。從表4可知，方案2較方案1在碳收益與EGS運(yùn)行成本上明顯增加，且棄風(fēng)棄光、系統(tǒng)購(gòu)能成本分別減少2.12×103元、54.703×103元，減幅分別為50.2%、12.37%；方案2較方案1系統(tǒng)維護(hù)成本增加49.29×103元，增幅為22.99%，但VPP凈成本減少191.88×103元，原因在于EGS為PS、NGS提供了更多的電力和天然氣保障。通過(guò)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比顯示出VPP在能源調(diào)度方面具有潛在優(yōu)勢(shì)，且EGS的參與提升了電-熱-氣綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。

表4 兩種方案成本對(duì)比Table 4 Cost comparison of two scenarios 103元

3.3 環(huán)保性對(duì)比分析

為進(jìn)一步體現(xiàn)EGS運(yùn)行特性，兩種方案環(huán)保性對(duì)比如表5所示。從表5對(duì)比分析可得出，方案2較方案1在P2G天然氣產(chǎn)量、P2G消耗棄風(fēng)光功率、碳處理量方面分別增加1 962.28 m3、35.43 MW、2 484.74 t，增幅分別為26.73%、26.72%、110.42%；凈棄風(fēng)光功率與碳排放量分別減少35.43 MW、2 484.74 t，減幅分別為50.27%、34.59%。體現(xiàn)了EGS對(duì)系統(tǒng)能源供應(yīng)及低碳運(yùn)行具有促進(jìn)作用，且在環(huán)境治理方面存在優(yōu)勢(shì)。

表5 兩種方案環(huán)保性對(duì)比Table 5 Comparison on environment protection of two scenarios

3.4 系統(tǒng)最佳配置優(yōu)化分析

由于PS、TS及NGS的裝機(jī)容量配置由當(dāng)?shù)卣鶕?jù)用戶電、熱、氣負(fù)荷需求及相關(guān)政策等因地制宜制定[23]，為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益，研究EGS最佳配置(即最小化系統(tǒng)棄風(fēng)光功率、碳排放量)顯得尤為重要，其價(jià)值在于可通過(guò)CCUS輔以電-熱-氣綜合能源系統(tǒng)以更經(jīng)濟(jì)環(huán)保的方式運(yùn)行。引入雙層規(guī)劃模型[24-26]，上層以減少棄風(fēng)光量與碳排放量之和為目標(biāo)確定EGS設(shè)備配置，下層配合上層追求經(jīng)濟(jì)效益最大化。

從表5可看出系統(tǒng)最大棄風(fēng)光功率、碳排放量分別為203.05 MW、9 435.22 t，因此當(dāng)EGS中P2G裝機(jī)容量為210 MW，其余設(shè)備聯(lián)合運(yùn)行最大碳處理量為9 470 t時(shí)，EGS滿足上層尋優(yōu)最小化配置條件。本文分別以該配置下P2G容量的80%、90%、100%、120%、60%，EGS其余設(shè)備協(xié)同運(yùn)行處理碳質(zhì)量的50%、80%、100%、120%、0%聯(lián)合對(duì)比分析VPP調(diào)配下系統(tǒng)下層經(jīng)濟(jì)效益[27-28]，結(jié)果如表6所示。

表6 EGS配置對(duì)比規(guī)劃Table 6 Comparison of EGS configuration planning

EGS容量配置分析如圖4所示。由圖4可看出，隨著EGS設(shè)備配置容量逐漸增高，系統(tǒng)棄風(fēng)光量與碳排放量減少，傳統(tǒng)電-熱-氣綜合能源系統(tǒng)(方案v)對(duì)于環(huán)境污染及能源浪費(fèi)最為明顯，且VPP凈成本值居最高位，凸顯出該運(yùn)行模式弊端。方案i、ii較方案v在系統(tǒng)棄風(fēng)光量、碳排放量及VPP凈成本(1 359.25×103元、1 163.36×103元)方面下降明顯，說(shuō)明提升EGS容量配置可促進(jìn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)環(huán)保運(yùn)行。

圖4 EGS容量配置分析Fig.4 Analysis of EGS capacity configuration

為探究EGS最佳配置，將方案iii、iv容量配置提高至具備完全消除系統(tǒng)棄風(fēng)光量與碳排放量能力的冗余范圍，但方案iii運(yùn)行模式較之方案iv在VPP凈成本上存在優(yōu)勢(shì)。且根據(jù)圖4擬合樣條插值曲線可知，方案iii中VPP凈成本減至極小值，較方案v成本降低399.38×103元，減幅為25.75%，符合系統(tǒng)最佳配置要求。方案iv中VPP凈成本略增，其原因在于EGS容量配置過(guò)大，導(dǎo)致設(shè)備空載運(yùn)行[29]，增加系統(tǒng)運(yùn)維費(fèi)用。EGS最佳配置出力如圖5所示。

圖5 EGS設(shè)備容量最佳配置日內(nèi)出力Fig.5 Intraday output for optimal capacity configuration of EGS equipment

3.5 VPP調(diào)度分析

電力、熱力子系統(tǒng)各單元產(chǎn)/耗能情況如圖6—7所示。從圖6—7看出，在第1—7時(shí)段，棄風(fēng)、光及CHP機(jī)組、燃?xì)忮仩t產(chǎn)熱現(xiàn)象凸顯，是因該時(shí)段熱負(fù)荷需求偏大，VPP迅速調(diào)配P2G設(shè)備、蓄電池出力，緩解棄風(fēng)光及負(fù)荷壓力。

廢氣處理裝置運(yùn)行功率匯總?cè)鐖D8所示，碳收集處理站運(yùn)行功率匯總?cè)鐖D9所示，碳處理/存儲(chǔ)/排放量匯總?cè)鐖D10所示，EGS產(chǎn)能設(shè)備等效/凈出力如圖11所示。從圖8—11看出，第1—7時(shí)段風(fēng)電、火電對(duì)EGS供電量逐漸增大，由于碳排放量較少，系統(tǒng)主要表現(xiàn)為VPP調(diào)控廢棄物處理設(shè)備出力，但第1—7時(shí)段EGS實(shí)際碳排放量不符合碳排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 電力子系統(tǒng)各單元產(chǎn)/耗能功率Fig.6 Energy production or consumption of each unit of the power subsystem

從圖6—7看出，在第8—9時(shí)段，PS電負(fù)荷逐漸遞增，系統(tǒng)儲(chǔ)電量逐漸下降，同時(shí)TS熱負(fù)荷需求減少，儲(chǔ)熱罐熱能儲(chǔ)量開(kāi)始增加。從圖6—10看出，在第8—9時(shí)段PS協(xié)同其他發(fā)電單元以滿足電負(fù)荷需求為目的降低對(duì)EGS各設(shè)備供應(yīng)電能，導(dǎo)致碳排放量攀升，但該系統(tǒng)凈出力呈增長(zhǎng)趨勢(shì)且初步符合碳排放標(biāo)準(zhǔn)。

在第10—17時(shí)段，從圖6—9看出光伏、碳收集處理站發(fā)電量劇增，但因電量供應(yīng)不足且光伏發(fā)電不穩(wěn)定，因此第10—17時(shí)段VPP采取棄風(fēng)光策略協(xié)同蓄電池電儲(chǔ)能出力及向上級(jí)電網(wǎng)購(gòu)電調(diào)整電負(fù)荷需求平衡，同時(shí)控制P2G設(shè)備運(yùn)行減少棄風(fēng)光量，大幅度減少電能虧損。在第10—17時(shí)段熱負(fù)荷需求減至極小值，燃?xì)忮仩t暫停出力，VPP調(diào)控CHP機(jī)組協(xié)同儲(chǔ)熱罐靈活出力，在滿足熱負(fù)荷前提下實(shí)現(xiàn)削峰填谷，儲(chǔ)熱量在該時(shí)段增至峰值。

從圖6看出，電負(fù)荷需求到達(dá)峰值，PS為了更大程度實(shí)現(xiàn)電能供需平衡，對(duì)EGS電能供應(yīng)減至最小。從圖8—9看出，在第10—17時(shí)段廢氣處理裝置有一半時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài)，且碳收集處理站電力供應(yīng)達(dá)最低值，導(dǎo)致碳排放量達(dá)峰，VPP快速調(diào)控火力發(fā)電機(jī)組對(duì)EGS進(jìn)行電能供應(yīng)。從圖10看出，第10—17時(shí)段二氧化碳處理量明顯增加，實(shí)際碳排放量低于標(biāo)準(zhǔn)碳排放額度，符合碳排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)VPP及時(shí)調(diào)配P2G設(shè)備出力，以減少棄風(fēng)光量和碳排放量。

圖8 廢氣處理裝置運(yùn)行功率匯總Fig.8 Summary of operating energy consumption of exhaust gas treatment devices

圖9 碳收集處理站運(yùn)行功率匯總Fig.9 Summary of operating energy consumption of carbon collection and processing stations

在第18—22時(shí)段，從圖6—7看出光伏發(fā)電量陡降，但風(fēng)光總出力未滿足電負(fù)荷需求，VPP調(diào)配TS、EGS發(fā)電單元快速出力，確保電功率平衡。第18—22時(shí)段儲(chǔ)熱罐儲(chǔ)熱總功率逐漸增長(zhǎng)，是因熱負(fù)荷需求已達(dá)全天峰值，為滿足熱力供需平衡VPP迅速調(diào)配儲(chǔ)熱罐、CHP機(jī)組、燃?xì)忮仩t出力，產(chǎn)熱余量以熱儲(chǔ)形式存在。第18—22時(shí)段電-熱負(fù)荷需求總量緩慢下降，風(fēng)機(jī)、CHP機(jī)組產(chǎn)電功率逐漸增加，EGS電能供應(yīng)隨之上升。從圖8—10看出，第18—22時(shí)段由于碳收集處理站和廢氣處理裝置運(yùn)行功率相繼增加，表現(xiàn)為EGS二氧化碳處理總量劇增，但仍出現(xiàn)碳排放未達(dá)標(biāo)現(xiàn)象。由于第10—17時(shí)段廢氣處理裝置出力極低，導(dǎo)致廢棄物堆積量驟增，當(dāng)EGS電能供應(yīng)提高時(shí)，VPP優(yōu)先選擇廢棄物集中處理站與廢氣處理裝置協(xié)同出力以減緩廢棄物堆積壓力。

圖10 碳處理/存儲(chǔ)/排放量匯總Fig.10 Summary of carbon treatment,storage and emissions

圖11 EGS產(chǎn)能設(shè)備等效/凈出力Fig.11 Equivalent/net output of EGS capacity equipment

在第23—24時(shí)段，棄風(fēng)光量顯著增加，電負(fù)荷需求減至最低，VPP逐漸減少CHP機(jī)組與EGS電產(chǎn)能以避免發(fā)電過(guò)多造成浪費(fèi)。為滿足熱負(fù)荷需求，VPP減少TS產(chǎn)熱量，同時(shí)靈活調(diào)配儲(chǔ)熱罐儲(chǔ)/放熱功率實(shí)現(xiàn)熱供需平衡。從圖6—9看出，第23—24時(shí)段電-熱系統(tǒng)負(fù)荷需求總量減少，風(fēng)力機(jī)組與廢棄物集中處理站發(fā)電功率陡增，EGS的電能供應(yīng)攀升，廢棄物處理量迅速提升，表現(xiàn)為廢氣存儲(chǔ)裝置儲(chǔ)碳質(zhì)量增加，但第23—24時(shí)段碳排放未達(dá)標(biāo)。

綜上所述，本文驗(yàn)證了所建基于VPP多能源協(xié)同系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化模型的可行性，一方面VPP調(diào)節(jié)各設(shè)備有效出力，實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展，另一方面引入EGS與電-熱-氣子系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，提升了能源利用率，保障電-熱-氣負(fù)荷需求供應(yīng)充足，各子系統(tǒng)內(nèi)部單元協(xié)同配合靈活緊密，出力方式及時(shí)有效，且EGS具有提升系統(tǒng)削峰填谷能力，有效降低碳排放強(qiáng)度及棄風(fēng)光量，為實(shí)現(xiàn)VPP調(diào)控優(yōu)化多能源系統(tǒng)資源配置，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境運(yùn)行效益作出貢獻(xiàn)。

4 結(jié) 論

本文所提在傳統(tǒng)電-熱-氣綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行基礎(chǔ)上加入EGS運(yùn)行模型，通過(guò)VPP調(diào)控豐富了能源系統(tǒng)內(nèi)部出力設(shè)備多樣性，提升系統(tǒng)內(nèi)外協(xié)同運(yùn)行能力與能源利用率，削減棄風(fēng)光量和二氧化碳排放量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過(guò)算例仿真結(jié)果證明：

1)通過(guò)EGS與PS、TS、NGS協(xié)同運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了能源多模式供應(yīng)，并對(duì)CO2和各類廢棄物進(jìn)行回收再利用，解決了廢棄物堆積和碳排放過(guò)多造成資源浪費(fèi)問(wèn)題，為營(yíng)造美好生態(tài)環(huán)境提供了發(fā)展空間。

2)VPP調(diào)控P2G出力，通過(guò)將大量棄風(fēng)光電量作為P2G設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中所需能耗，并調(diào)配EGS其余設(shè)備以碳排放量發(fā)電，充分展現(xiàn)VPP迅速有效的控制方式。

3)電-熱儲(chǔ)能類設(shè)備調(diào)度出力響應(yīng)快，有效降低負(fù)荷峰值期出現(xiàn)的電-熱能供應(yīng)不足等，平抑系統(tǒng)供需波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)削峰填谷出力平穩(wěn)的局面。

下一步將在本文基礎(chǔ)上引入混合儲(chǔ)能子系統(tǒng)，深入研究VPP調(diào)控儲(chǔ)能與多能源協(xié)同系統(tǒng)深度耦合優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。

致 謝

本文中實(shí)驗(yàn)方案的制定和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理歸納工作是在西北工業(yè)大學(xué)公共政策與管理學(xué)院韓國(guó)英同志的大力支持下完成的，在此向她表示衷心的感謝。