含电热联合系统的微电网运行优化（Matlab代码实现）

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📋📋📋本文目录如下：🎁🎁🎁

目录

💥1 概述

1.1典型微电网结构

1.2热电联产系统

 1.3 电锅炉

1.4 诸能系统 

 1.5燃料电池​编辑

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码及文章讲解

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💥1 概述

文献来源：

随着社会能源结构的调整、电力系统的发展及储能技术的日益成熟，蓄电池及超级电容等电储能设备被大量应用到电力系统中以提高新能源渗透率并实现对电能的削峰填谷1。本质上，一切能量(如电能、热能和机械能等)的存储均可被称为储能，但目前储能在电力系统中的应用实际上仅限于电能的存储,即电能转换为其他形式的能量并在需要时转换为电能回馈到电力系统中去。因此，电力系统中的储能应用大大局限了储能技术的使用范畴。而包括电力系统、热力系统和燃气系统等在内的供能系统,目前均为各自规划、单独设计、独立运行出现问题时也都在各系统内单独解决,系统间缺乏协调,不利于从全社会总能源供应的层面实现清洁、高效、可靠的目标2'。
2013年8月,国家电网积极倡导"以电代煤、以电代油、电从远方来"的能源消费新模式，同时,随着能源互联网发展及电气化水平的提高,电能转化为热能消耗的比例将越来越大[2.·3〕，电、热系统的联系也将日渐紧密。综合考虑电能"易传输、难存储"而热能"易存储、难传输"的互补性特征,在区域型微电网的电、热力系统间加入储能及电热转换单元从而对电热联合调度,可更好地匹配可再生能源出力及电热负荷的峰谷特性,从而总体提高能源系统可控性。
 

1.1典型微电网结构

本文电热联合调度型微电网的结构配置及能量流向如图1所示。网内主要包含风机(wind turbine, WT)、光伏(photovoltaic cell, PV)、微燃机(micro turbine, MT)、电锅炉(electric boiler,EB)、燃料电池(fuel cell, FC)、电储能(electrical energy storage,EES)和热储能(heat storage,HS)等单元。中压配电网电压为10 kV,微电网电压为0.38 kV，微电网与配电网由联络线进行电能交互,且网内各单元均由微电网中央控制器(microgrid central controller,MGCC)进行统一控制和信息传达。

1.2热电联产系统

 1.3 电锅炉

1.4 诸能系统 

 1.5燃料电池

📚2 运行结果

 

优化结果纵向比较:
1）方式1中微电网电热负荷之间独立调度互不影响。由于燃气锅炉较热电联产系统供热成本较高，且电能调度中微燃机的余热未利用(图A1表A1，时段14)，因此方式1电热调度成本较高
2)方式2中微电网电热负荷之间通过热电联产相互联系。由于热电联产系统“以热定电”方式能分利用余热且总效率高于燃气锅炉，因此其成本较方式1低。但该方式下微燃机和电锅炉的电出力被热负荷所限制，并不能自主的参与到电负荷调度中去，两者在电能调度中的成本优势未能充分发挥因此该半自主性的电热调度方式成本相对较高。
3）方式3中由于引入热储能，热电联产系统的“以热定电”方式得以解耦，微燃机和电锅炉的电出力限制被解除，通过统一的目标函数同时对供电和供热成本进行优化，可以得到在满足微电网
运行约束下各单元的最佳出力，即实现了电热的联合调度。微电网的电热负荷中，电价较低时，电能参与到热能的调度中去，即在当前电价引导下电锅炉 电热转换优先出力(图 5、表 4，时段 23-24、1-6)； 电价较高时，热储能吸/放热解除联产系统的电热耦 合关系，微燃机增大发电与发热量以替代交互功率 满足电能需求或替代电锅炉供热 (图 5、表 4，时段 18-20)；当电价介于前两者时，热能参与到电能调 度中去，即热储能放热减少微燃机的电出力(图 5、 表 4，时段 21)。由于热电联供下微燃机出力的最低 成本为 0.68，低于最高购电价而高于最高售电价， 因此，调度过程中热电联产系统仅在需要购买峰时 电价电能时配合热储能主动出力以实现热电联合 调度，其他时段并不主动出力。由图 2 可知，微燃 机热电联产模式较仅发电模式成本较低，同时随着 发电功率的增加，其单位发电成本逐渐降低，热储 能和微燃机的配合可以充分发挥该特性，从而进一 步降低微电网的总体运行成本。因此，相对方式 1 和方式 2，方式 3 的运行成本较低。

 部分代码：

% 电锅炉
Peb_min = 0;
Peb_max = 50;
Reb_down = -3;  
Reb_up = 5;
eta_ah = 0.85;  %热电转换效率
Cm_eb = 0.016; 
Cst_eb = 2.74;

% 燃料电池
Pfc_min = 5;
Pfc_max = 40;
Rfc_down = -2;
Rfc_up = 2;
Cm_fc = 0.026;
eta_fc = [0.633102762,0.630810014,0.626210435,0.622515243,0.619496279,0.615849659,0.614475289,0.609895576,0.606003752,0.602201083,0.599696666,0.595793234,0.595413236,0.593021958,0.595233072,0.599833088,0.604433107,0.60902944,0.613626799,0.618226815,0.62282674,0.627426773,0.632026849,0.636626883];
Cst_fc = 1.2;

% 电储能
tau_b = 0.001;
eta_bch = 0.9;
eta_bdis = 0.9;
Eb_init = 30;
Eb_min = 0.2*150;
Eb_max = 0.8*150;
Cm_Eb = 0.0018;
Pbch_min=0;       % 电储能充电
Pbch_max=37.5;
Pbdis_min=0;     % 电储能放电
Pbdis_max=37.5;

% 热储能
tau_h = 0.01;
eta_hch = 0.9;
eta_hdis = 0.9;
Eh_init = 0.2*100;
Eh_min = 0.1*100;
Eh_max = 0.8*100;
Cm_Eh = 0.0016;
Phch_min=0;     % 热储能储热
Phch_max=25;
Phdis_min=0;    % 热储能放热
Phdis_max=25;

% 单价系数
Cgas = 2.5;
L_gas = 9.7;
Uinit = 0;
Che = 0.1;          % 制热收益系数

🎉3 参考文献

部分理论来源于网络，如有侵权请联系删除。

[1]李正茂,张峰,梁军,贠志皓,张俊.含电热联合系统的微电网运行优化[J].中国电机工程学报,2015,35(14):3569-3576.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.14.011.

🌈4 Matlab代码及文章讲解