【學(xué)術(shù)前沿】曾鳴：兼容需求側(cè)可調(diào)控資源的分布式能源系統(tǒng)

隨著化石燃料的日漸枯竭，以及傳統(tǒng)能源開發(fā)利用所帶來的環(huán)境污染、氣候變化等問題日益嚴(yán)重，大規(guī)模開發(fā)利用可再生能源，提高能源利用效率，減少污染排放，保障能源供應(yīng)和能源安全是當(dāng)前我國能源革命的核心內(nèi)容和必然選擇。能源互聯(lián)網(wǎng)作為一種能源技術(shù)革命，能夠有效解決上述問題，促進(jìn)能源生產(chǎn)、消費以及體制變革，推動我國能源轉(zhuǎn)型。分布式能源系統(tǒng)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要能量自治單元之一，是集中式供能系統(tǒng)的有力補充，既包含多種能源輸入，又能滿足用戶的多元化用能需求。同時，隨著電力市場化的發(fā)展和完善，電力系統(tǒng)的利益主體將逐步多元化，需求側(cè)資源的管理正在被重新認(rèn)識。兼容需求側(cè)可調(diào)控資源的分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)多能互補，還能充分發(fā)揮需求側(cè)可調(diào)控資源與儲能設(shè)備的綜合調(diào)節(jié)潛力，從而平抑分布式可再生能源間歇特性對局部電網(wǎng)的沖擊；在保證系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與安全性的同時，進(jìn)一步提高系統(tǒng)對分布式可再生能源的利用消納能力。

分布式能源系統(tǒng)一般指以可再生能源或天然氣等清潔化石燃料為能源的、孤立運行或只與配電網(wǎng)相連的小型能量系統(tǒng)，如圖1所示。其中冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)是分布式能源系統(tǒng)中最常用的一種技術(shù)。在能源互聯(lián)網(wǎng)視角下，分布式能源即為用戶終端，通過連接可形成多個局域性輸配電微網(wǎng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)局域內(nèi)部的電能輸送調(diào)配，同時能夠與集中式電網(wǎng)進(jìn)行能源互通，從而與中央能源供應(yīng)系統(tǒng)提供支持和補充。

主要創(chuàng)新點

從分布式能源系統(tǒng)的優(yōu)化研究著手，建立了兼容需求側(cè)可調(diào)控資源的分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行模型。其次，為能夠解決上述多目標(biāo)、非線性優(yōu)化問題，提出了量子煙花算法(QFA)。

解決的問題和意義

為推動能源互聯(lián)網(wǎng)在我國的發(fā)展，本文從分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行研究著手，分別從發(fā)電成本、環(huán)境成本以及備用成本3個方面較全面地建立了兼容需求側(cè)可調(diào)控資源的分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行模型，并充分考慮了分布式能源系統(tǒng)中的電負(fù)荷、熱負(fù)荷和冷負(fù)荷。其次，與普通煙花算法和PSO算法相比，本文所提出的量子煙花算法具有更好的全局搜索能力和尋優(yōu)性能。通過引入量子編碼，使QFA算法能夠在更快的時間內(nèi)遍歷搜索空間，并有效找出最優(yōu)結(jié)果，避免了FA算法容易陷入局部最優(yōu)情況的發(fā)生。最后，本文將所提出的模型及求解算法應(yīng)用于我國西北地區(qū)某分布式能源系統(tǒng)的實際問題中，仿真結(jié)果表明：當(dāng)分布式能源參與需求側(cè)負(fù)荷優(yōu)化管理時，系統(tǒng)總成本減少約6.17%，且有效地發(fā)揮了“削峰填谷”的作用。

后續(xù)研究內(nèi)容

下一步將考慮分布式能源系統(tǒng)與主動配電網(wǎng)的交互運行問題。

主要圖表

原標(biāo)題：曾鳴等：兼容需求側(cè)可調(diào)控資源的分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行及其求解算法12