甘 霖 ，陳瑜瑋 ，劉育權(quán) ，熊 文 ，湯 磊 ，潘昭光 ，郭慶來

（1.廣州供電局有限公司，廣東 廣州 510620；2.清華大學(xué) 電機(jī)系 電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100084；3.北京清大高科系統(tǒng)控制有限公司，北京 102208）

0 引言

目前，傳統(tǒng)化石能源的短缺問題越來越嚴(yán)重［1-2］，環(huán)境污染問題也成為人們關(guān)注的重點(diǎn)之一［3］。同時(shí)隨著網(wǎng)絡(luò)概念的不斷深化，其逐漸和能源的概念相互融合，產(chǎn)生了“以電力系統(tǒng)為核心”，“以分布式可再生能源為主要一次能源”，“與其他系統(tǒng)緊密耦合”的能源互聯(lián)網(wǎng)概念［4］。

能源互聯(lián)網(wǎng)要求更加高效、可持續(xù)地利用能源［5］，其重要特征之一就是打破傳統(tǒng)能源供給相互孤立的藩籬，實(shí)現(xiàn)多種能源形式的協(xié)同優(yōu)化，而含冷熱電聯(lián)供（CCHP）與分布式可再生能源的微網(wǎng)是一種典型的能源互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)形式。CCHP是一種建立在能量梯級(jí)利用思想基礎(chǔ)上的系統(tǒng)，同時(shí)整合了冷、熱、電3種能源形式，主要通過以天然氣為主的燃料發(fā)電，同時(shí)利用余熱進(jìn)行供熱及供冷，其能源綜合利用率能夠達(dá)到80%［6］。微網(wǎng)則一般以可再生能源、儲(chǔ)能設(shè)備及小型燃?xì)廨啓C(jī)作為分布式電源向用戶供電［7］。但由于可再生能源具有時(shí)間、空間分布上的隨機(jī)性，與負(fù)荷有時(shí)間上的不匹配性，微網(wǎng)并不能最大限度利用可再生能源。當(dāng)CCHP作為一種分布式電源加入微網(wǎng)中后，微網(wǎng)不僅僅局限于電能的供給，而將成為一個(gè)冷熱電多能流綜合協(xié)調(diào)運(yùn)行的整體，協(xié)調(diào)好冷熱電多能流的優(yōu)化運(yùn)行，能有效降低系統(tǒng)總運(yùn)行成本，同時(shí)多能流的轉(zhuǎn)化也能提高可再生能源的消納。

目前已有許多關(guān)于微網(wǎng)及CCHP的研究。文獻(xiàn)［8］提出了一種基于微網(wǎng)的CCHP系統(tǒng)建模方式，對(duì)系統(tǒng)各個(gè)電氣設(shè)備獨(dú)立建模，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了日前動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化；對(duì)于一般含CCHP的微網(wǎng)模型，文獻(xiàn)［9］提出一種優(yōu)化方法，能對(duì)系統(tǒng)的配置和運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化；考慮到可再生能源隨機(jī)性的問題，文獻(xiàn)［10］研究了熱電聯(lián)合型微網(wǎng)在可再生能源隨機(jī)波動(dòng)影響下的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化；文獻(xiàn)［11］研究了含可再生能源的熱電聯(lián)合微網(wǎng)的優(yōu)化問題。文獻(xiàn)［12］在上述研究的基礎(chǔ)上主要考慮了風(fēng)電出力波動(dòng)性對(duì)熱電聯(lián)合微網(wǎng)建模和優(yōu)化的影響。此外，還有不少文獻(xiàn)對(duì)含CCHP及可再生能源的微網(wǎng)進(jìn)行了研究［13-18］，分別對(duì)其在減少排污、降低運(yùn)行費(fèi)用、運(yùn)行優(yōu)化等方面進(jìn)行了探討。其中，文獻(xiàn)［13］建立了冷熱電多能流微網(wǎng)的調(diào)度和規(guī)劃模型，并通過算例說明了模型的有效性；文獻(xiàn)［14］研究了冷熱電多能流微網(wǎng)的多目標(biāo)優(yōu)化問題；文獻(xiàn)［15］研究了CCHP系統(tǒng)和光伏的聯(lián)合調(diào)度問題；文獻(xiàn)［16］研究了熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在提升風(fēng)電消納方面的作用；文獻(xiàn)［18］研究了冷熱電多能系統(tǒng)的規(guī)劃問題。文獻(xiàn)［19］在融合需求側(cè)虛擬儲(chǔ)能的基礎(chǔ)上，研究了冷熱電樓宇微網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度問題。文獻(xiàn)［20］研究了分布式CCHP系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度問題，并對(duì)適用性進(jìn)行了分析。

上述關(guān)于含有可再生能源多能流微網(wǎng)的研究主要著眼于含CCHP或熱電聯(lián)供（CHP）的微網(wǎng)模型建立、微網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)和可再生能源波動(dòng)性的處理，以及加入冷熱能流后對(duì)可再生能源利用率的影響和冷熱電不同類型儲(chǔ)能的加入對(duì)整體微網(wǎng)的優(yōu)化效果。但是以上研究中，算例分析大多基于假設(shè)的測試系統(tǒng)，很少有面向?qū)嶋H案例的研究。

針對(duì)這幾個(gè)方面，本文主要基于含風(fēng)電和光伏等可再生能源的微網(wǎng)系統(tǒng)，考慮供冷、供熱及供電等多種能源需求，建立了含可再生能源的多能流微網(wǎng)優(yōu)化模型；同時(shí)考慮到冷熱電的相互耦合關(guān)系和多種儲(chǔ)能形式，研究了在多能流協(xié)同優(yōu)化下優(yōu)化模型對(duì)微網(wǎng)整體運(yùn)行成本的優(yōu)化作用，以及冷熱能流加入后對(duì)可再生能源消納量的影響；通過算例分析和對(duì)比證明了優(yōu)化模型的有效性。

1 含可再生能源CCHP微網(wǎng)模型

一般微網(wǎng)的組成主要包括各種分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備、用電設(shè)備等。而加入熱與冷2種能流后，微網(wǎng)整合了冷、熱、電多種能量形式，在提供電能的同時(shí)也能夠供熱及供冷，同時(shí)配備了儲(chǔ)電、儲(chǔ)冷、儲(chǔ)熱等多種儲(chǔ)能形式。含可再生能源CCHP微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)一般如圖1所示。

圖1 含可再生能源CCHP微網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of microgrid with CCHP system，including renewable energy resources

該微網(wǎng)主要由可再生能源、各種儲(chǔ)能裝置、用戶負(fù)荷、CCHP系統(tǒng)組成。為了增加系統(tǒng)的靈活性，加入了電熱轉(zhuǎn)換及電冷轉(zhuǎn)換設(shè)備，可將電能轉(zhuǎn)換為熱和冷。其中CCHP能夠同時(shí)為微網(wǎng)提供冷熱電。一種簡化的CCHP模型如圖2所示。

圖2 CCHP模型示意圖Fig.2 Schematic diagram of CCHP model

由圖2可見，CCHP通過燃燒燃?xì)?，用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電來提供電力。而燃燒產(chǎn)生的余熱進(jìn)入余熱鍋爐，這部分余熱不僅可以通過制冷單元制冷來提供冷負(fù)荷所需，還可以通過回?zé)崞骰厥諢崃縼砉幔@兩方面所占的能量比例能夠通過實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)配。余熱鍋爐的存在使得供熱或供冷不足時(shí)，運(yùn)行人員可以通過向余熱鍋爐中補(bǔ)燃天然氣來提供額外的熱量用于供熱或制冷。同時(shí)可再生能源和上級(jí)電網(wǎng)也為電負(fù)荷供電，通過電冷、電熱轉(zhuǎn)換設(shè)備可將多余的電能轉(zhuǎn)換為冷和熱，這也是冷熱電多能流微網(wǎng)消納電能的途徑之一。

2 含可再生能源微網(wǎng)冷熱電協(xié)同優(yōu)化模型

與常規(guī)的微網(wǎng)不同，含可再生能源的CCHP微網(wǎng)由于具有冷、熱、電多種能流，其優(yōu)化研究更為復(fù)雜和困難。優(yōu)化協(xié)調(diào)好3種能量的調(diào)度和轉(zhuǎn)化是實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)整體經(jīng)濟(jì)性和提高能源利用率的基本條件。下面對(duì)含可再生能源的CCHP微網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化模型進(jìn)行闡述。

2.1 可再生能源及冷熱電負(fù)荷模型

模型中的可再生能源主要為風(fēng)電及光伏。為了充分利用可再生能源，假設(shè)風(fēng)電和光伏均工作在最大功率點(diǎn)跟蹤模式下，可以用一條可再生能源的預(yù)測曲線來表示一天內(nèi)的出力。為了使得優(yōu)化調(diào)度策略更為靈活，模型允許優(yōu)化策略決定風(fēng)電以及光伏的投入或切除，引入0-1變量kj（i）來控制可再生能源是否投入?？稍偕茉礄C(jī)組投入運(yùn)行后成本很低，在本模型中不忽略其運(yùn)行和維護(hù)成本。本文中用發(fā)電成本參數(shù)C1、運(yùn)行維護(hù)成本C2及停機(jī)維護(hù)成本C3來描述可再生能源機(jī)組j的成本Cj（i），可以表述如下：

Pj（i）為可再生能源機(jī)組j的出力，滿足功率約束：

其中，Pjmax、Pjmin分別為可再生能源機(jī)組j出力的上、下限。

在本模型中，冷熱電負(fù)荷均視為可以通過歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測的值，通過預(yù)測曲線給出。

2.2 CCHP模型

對(duì)于圖2所示CCHP模型，其機(jī)組l的電輸出功率約束及爬坡約束如下：

其中，Plmax、Plmin分別為CCHP機(jī)組l電輸出功率上、下限；RDl、RUl分別為電輸出功率的向下、向上爬坡速率。

在本文中考慮CCHP機(jī)組l的輸出電功率Pl（i）與輸入的燃?xì)饬縁l（i）滿足線性關(guān)系：

其中，af、bf分別為線性關(guān)系的一次項(xiàng)和常數(shù)項(xiàng)系數(shù)。

CCHP機(jī)組l中的余熱鍋爐運(yùn)行約束如下：

其中，ηFH為CCHP中內(nèi)燃機(jī)余熱回收系數(shù)；ηb為鍋爐補(bǔ)燃熱效率；ηhex為換熱器效率；ηCOP為制冷機(jī)制冷系數(shù)；Hlmax為CCHP機(jī)組l中余熱鍋爐最大運(yùn)行功率；Fl（i）為i時(shí)段CCHP機(jī)組l中內(nèi)燃機(jī)消耗的天然氣流量；Fl-b（i）為i時(shí)段CCHP機(jī)組l中余熱鍋爐補(bǔ)償消耗天然氣流量；Hl（i）為 CCHP機(jī)組l中余熱鍋爐回?zé)崞鞯臒彷敵龉β?；Ll（i）為CCHP機(jī)組l中制冷設(shè)備的制冷輸出功率。 Fl（i）和 Fl-b（i）通過熱量來計(jì)量。

2.3 儲(chǔ)能設(shè)備模型

模型中使用電儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能及冷儲(chǔ)能3種不同類型的儲(chǔ)能設(shè)備來保證調(diào)度策略的靈活性。

電儲(chǔ)能主要由蓄電池組成，考慮其充放電的最大功率、容量約束以及充放電效率和互補(bǔ)約束，其運(yùn)行約束如下：

其中，Pchar（i）和 Pdis（i）分別為電儲(chǔ)能的充、放電功率，Pmax為其最大值；SOC（i）為 i時(shí)段電儲(chǔ)能的容量；ηc和ηd分別為電儲(chǔ)能的充電和放電效率；SOCmin和SOCmax分別為電儲(chǔ)能的容量最小值和最大值。式（11）為電儲(chǔ)能的互補(bǔ)約束，限制了在同一時(shí)刻儲(chǔ)能只能進(jìn)行充電或放電。電儲(chǔ)能的耗散很小，模型中不予考慮。

熱儲(chǔ)能與冷儲(chǔ)能的模型相似，均有以下特征：隨時(shí)間消散；儲(chǔ)放時(shí)存在損耗。以熱儲(chǔ)能為例，其一般模型可以歸納如下：

其中，HTI（i）和 HTO（i）分別為儲(chǔ)熱裝置的充、放熱功率，HTI，TO，max為其最大值；HT（i）為 i時(shí)段儲(chǔ)熱裝置儲(chǔ)熱水平；ηTI和ηTO分別為儲(chǔ)熱裝置的充熱和放熱效率；1-ηT為儲(chǔ)熱裝置經(jīng)過單位時(shí)間后的損耗率；HT，max為儲(chǔ)熱裝置的儲(chǔ)熱容量。儲(chǔ)能設(shè)備的運(yùn)行成本表述如下：

其中，CEES、CTES和 CCES分別為電、熱、冷儲(chǔ)能的循環(huán)損耗成本；LTI（i）和 LTO（i）分別為冷儲(chǔ)能的充、放冷功率。

2.4 能量轉(zhuǎn)換設(shè)備模型

模型中的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備發(fā)揮了不可替代的作用，可將多余的電能轉(zhuǎn)換為熱或冷。

電熱、電冷轉(zhuǎn)換設(shè)備運(yùn)行約束如下：

其中，下標(biāo)EH和EC分別表示電熱和電冷轉(zhuǎn)換；ηEH和ηEC分別為電熱和電冷轉(zhuǎn)換效率。運(yùn)行成本用轉(zhuǎn)換功率設(shè)備損耗成本折算得到，如下所示：

2.5 目標(biāo)函數(shù)及能量平衡約束

本文中含可再生能源的冷熱電協(xié)調(diào)優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)是使得系統(tǒng)在24 h內(nèi)的總運(yùn)行成本最低，包括可再生能源機(jī)組j成本Cj（i）、與上級(jí)電網(wǎng)的交易成本 Ctrade（i）、轉(zhuǎn)換設(shè)備成本 Cconvert（i）、儲(chǔ)能成本Cstorage（i）以及燃?xì)赓M(fèi)用和CCHP的運(yùn)行維護(hù)成本。目標(biāo)函數(shù)可以表述如下：

其中，Cgas為單位燃?xì)獾膬r(jià)格；CCCHP，l為 CCHP 機(jī)組 l的維護(hù)成本；nCCHP為CCHP機(jī)組數(shù)量。

雖然本文建立的是一個(gè)單目標(biāo)優(yōu)化模型，但是優(yōu)化目標(biāo)式（23）也綜合考慮了微網(wǎng)運(yùn)行成本和可再生能源消納率。求解運(yùn)營成本最小和可再生能源消納量最大的雙目標(biāo)優(yōu)化的帕累托前沿等價(jià)于：將2個(gè)目標(biāo)函數(shù)線性加權(quán)求和作為新的目標(biāo)函數(shù)，對(duì)于不同的權(quán)重求解單目標(biāo)優(yōu)化。本文在建模時(shí)考慮了可再生能源的單位發(fā)電成本C1，如果C1取負(fù)值，那么所求結(jié)果即帕累托前沿上的一點(diǎn)。變化C1，分別求解單目標(biāo)優(yōu)化式（23）即可得到帕累托前沿。不同的可再生能源成本體現(xiàn)了微網(wǎng)運(yùn)行方在運(yùn)營成本最小和可再生能源消納量最大之間的權(quán)衡。

系統(tǒng)滿足電平衡、熱平衡以及冷平衡約束條件：

其中，Pbuy（i）、Psell（i）分別為園區(qū)向上級(jí)電網(wǎng)的購電和售電功率；Eload（i）、Hload（i）、Lload（i）分別為園區(qū)總的電、熱和冷負(fù)荷。

滿足于上級(jí)電網(wǎng)能量交換約束：

其產(chǎn)生的成本為：

其中，Cbuy和Csell分別為園區(qū)向上級(jí)電網(wǎng)購電和售電的單位價(jià)格。

在儲(chǔ)能模型中存在互補(bǔ)約束式（11）和式（15），該模型為二次約束，直接求解一般較為困難。應(yīng)用big-M方法，引入整數(shù)變量，互補(bǔ)約束式（11）和式（15）可以變?yōu)槿缦滦问剑?/p>

其中，zP（i）、zH（i）為整數(shù)變量；M 為一個(gè)足夠大的數(shù)。結(jié)合約束式（8）和式（12），式（29）和式（30）中的 M可取為 Pmax，式（31）和式（32）中的 M 可取為 HTI，TO，max。

本文所建的優(yōu)化模型是一個(gè)混合整數(shù)線性規(guī)劃（MILP）問題，可以通過CPLEX等工具求解。

3 算例驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文構(gòu)建的含可再生能源的CCHP微網(wǎng)優(yōu)化模型在協(xié)調(diào)多能流、降低成本和提高可再生能源消納量方面的有效性，設(shè)計(jì)算例對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證分析，并設(shè)計(jì)冷熱電獨(dú)立優(yōu)化的微網(wǎng)用于對(duì)照。對(duì)照組冷熱電獨(dú)立優(yōu)化，熱能直接通過鍋爐提供；電能通過可再生能源和大電網(wǎng)提供；冷能通過電冷轉(zhuǎn)換設(shè)備提供；提供等容量的儲(chǔ)能設(shè)備用于優(yōu)化調(diào)度。

本文所采用的電熱冷負(fù)荷數(shù)據(jù)為某園區(qū)項(xiàng)目的實(shí)際數(shù)據(jù)，而光伏和風(fēng)電數(shù)據(jù)由該園區(qū)所在地區(qū)的光照和風(fēng)速及項(xiàng)目數(shù)據(jù)估算得到。采用的設(shè)備容量以及設(shè)備類型均為某實(shí)際園區(qū)項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)。從上級(jí)電網(wǎng)購電的費(fèi)用采用發(fā)改委發(fā)布的工商業(yè)用電峰谷電價(jià)；而向上級(jí)電網(wǎng)的售電價(jià)格采用上網(wǎng)電價(jià)。

由于篇幅所限，本文主要給出夏季情況下的具體優(yōu)化結(jié)果。圖3和圖4分別給出了夏季的可再生能源出力情況和負(fù)荷情況?？稍偕茉窗?個(gè)光伏機(jī)組（PV1、PV2）和 3 個(gè)風(fēng)電機(jī)組（W1、W2、W3），其中有2個(gè)風(fēng)電機(jī)組出力相同。由圖3可見夏季可再生能源主要以光伏發(fā)電為主，且光伏和風(fēng)電存在一定的時(shí)間互補(bǔ)。由圖4可以發(fā)現(xiàn)，夏季電冷負(fù)荷占負(fù)荷的主要部分，同時(shí)3種形式的負(fù)荷均存在明顯的峰值。

圖5為夏季熱系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果，圖6為CCHP冷熱功率的分配情況，圖7、圖8分別為電、冷系統(tǒng)的優(yōu)化結(jié)果。從圖5可以看出，在夏季熱負(fù)荷較低而冷負(fù)荷較高的情況下，熱負(fù)荷主要靠CCHP的余熱通過回?zé)崞鱽硖峁珻CHP的熱出力很好地跟隨了熱負(fù)荷的波動(dòng)。此時(shí)由于CCHP的熱出力在每個(gè)時(shí)刻都足夠，電熱轉(zhuǎn)換以及儲(chǔ)熱設(shè)備都沒有投入運(yùn)行。

由圖7看出，由于夏季可再生能源出力充足，相對(duì)于電負(fù)荷而言仍存在一定的剩余電能，而夏季冷負(fù)荷較為嚴(yán)重，因此很大一部分電能通過電冷轉(zhuǎn)換設(shè)備提供給供冷系統(tǒng)，同時(shí)由于可再生能源和電負(fù)荷的波動(dòng)，電儲(chǔ)能也投入運(yùn)行用于調(diào)度電能時(shí)間上的分布，圖中儲(chǔ)能在負(fù)荷較低及可再生能源出力較高的時(shí)段進(jìn)行充電，而在13∶00及21∶00等高負(fù)荷處放電來滿足用電需求。

圖3 夏季可再生能源出力情況Fig.3 Outputs of renewable energy resources of summer

圖4 夏季負(fù)荷曲線Fig.4 Load curves of summer

圖5 夏季熱系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果Fig.5 Optimized thermal system of summer

圖6 夏季CCHP冷熱功率分配Fig.6 Dispatch of cooling and heating powers in summer

圖7 夏季電系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果Fig.7 Optimized electric system of summer

圖8 夏季冷系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果Fig.8 Optimized cooling system of summer

對(duì)于冷系統(tǒng)，圖8顯示在夏季冷負(fù)荷較高的情況下，系統(tǒng)的供冷主要由CCHP和電冷轉(zhuǎn)換設(shè)備提供，兩者在時(shí)間上存在互補(bǔ)的關(guān)系。同時(shí)冷儲(chǔ)能設(shè)備在一定程度上調(diào)整了冷負(fù)荷的時(shí)間分配，與電儲(chǔ)能設(shè)備類似，冷儲(chǔ)能在負(fù)荷較低的情況下儲(chǔ)冷，而在12∶00—14∶00冷負(fù)荷較高的情況下釋放儲(chǔ)存的冷。此外，在10∶00之前由于電負(fù)荷較低而可再生能源出力剩余，供冷主要通過電冷轉(zhuǎn)換得到，此時(shí)CCHP的整體出力較低，以充分利用可再生能源；而在10∶00—15∶00，電負(fù)荷處于高峰，電冷轉(zhuǎn)換功率幾乎降為0，供冷主要通過CCHP制冷得到。從圖6也可以發(fā)現(xiàn)，此時(shí)段中CCHP的冷出力比例上升?？梢园l(fā)現(xiàn)，CCHP的整體出力同電、冷、熱負(fù)荷緊密相關(guān)，能量轉(zhuǎn)換設(shè)備則將三者緊密結(jié)合在一起。

將優(yōu)化模型得到的結(jié)果與對(duì)照的冷熱電獨(dú)立微網(wǎng)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表1所示。

可以發(fā)現(xiàn)在該優(yōu)化模型下，冷、熱、電3種能流緊密聯(lián)系在一起，根據(jù)不同的負(fù)荷情況，調(diào)整CCHP冷熱功率的分配情況，合理調(diào)配供冷供熱的能量來源。同時(shí)由于CCHP的高效能源利用率、多種形式儲(chǔ)能裝置和能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的使用，系統(tǒng)整體的運(yùn)行成本明顯下降，尤其在夏季更為明顯。

夏季典型日的成本組成如表2所示。

表1 CCHP與獨(dú)立優(yōu)化結(jié)果對(duì)比Table 1 Comparison between CCHP optimization and individual optimization

表2 夏季典型日成本組成（聯(lián)供模式）Table 2 Costs of typical summer day（CCHP mode） 萬元

可見，微網(wǎng)運(yùn)營商在夏季的成本主要是CCHP機(jī)組燃?xì)獬杀尽?/p>

此外，由于加入了熱和冷2種能流，電能能夠通過轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)化為熱和冷，對(duì)于可再生能源有了更多的消納途徑。圖9以冬季為例對(duì)冷熱電獨(dú)立微網(wǎng)和聯(lián)供微網(wǎng)在可再生能源消納量上進(jìn)行了對(duì)比。

圖9 可再生能源消納量對(duì)比Fig.9 Comparison of renewable energy accommodation

可以看到，冷熱電獨(dú)立微網(wǎng)中，由于電負(fù)荷和可再生能源的出力在時(shí)間上的不匹配以及儲(chǔ)能設(shè)備和傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備運(yùn)行的限制，同時(shí)考慮設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用，可再生能源并不能完全消納，存在一定的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象；而在冷熱電聯(lián)合協(xié)同的優(yōu)化微網(wǎng)中，由于存在電冷轉(zhuǎn)換以及電熱轉(zhuǎn)換設(shè)備，原本無法消納的可再生能源均能夠轉(zhuǎn)化為熱與冷進(jìn)行供給。圖9中陰影部分即為多消納的可再生能源，可見在可再生能源出力多余的時(shí)段，協(xié)同優(yōu)化能盡可能利用這部分能源，實(shí)現(xiàn)了可再生能源消納量的增加。

具體而言，冷熱電獨(dú)立微網(wǎng)消納的可再生能源量為 259.6000 kW·h，而CCHP微網(wǎng)消納 345.8500 kW·h，可見多能流協(xié)同優(yōu)化可以多消納可再生能源86.2500 kW·h。

在本算例中，CCHP系統(tǒng)主要是一種能源補(bǔ)充，主要作為熱電設(shè)備的補(bǔ)充使用，很大一部分多能負(fù)荷需求要靠其他設(shè)備或者大電網(wǎng)來滿足。算例中還討論了可再生能源的消納量。儲(chǔ)能容量較小時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)可再生能源削減。此時(shí)增加儲(chǔ)能容量，也會(huì)提高可再生能源消納率。但是儲(chǔ)能的建設(shè)成本較高，所以容量也不能無限制地增加。如何合理地配置儲(chǔ)能容量屬于規(guī)劃問題，本文討論的是實(shí)際多能流微網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度問題，所以不對(duì)儲(chǔ)能容量配置做過多討論。

4 結(jié)論

本文主要基于含風(fēng)電和光伏等可再生能源的微網(wǎng)系統(tǒng)，考慮供冷、供熱及供電等多種能源需求，對(duì)含可再生能源的多能流微網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了研究。構(gòu)建了含可再生能源的多能流微網(wǎng)優(yōu)化模型，考慮到冷熱電的相互耦合關(guān)系和多種儲(chǔ)能形式，研究其在多能流協(xié)同優(yōu)化下的優(yōu)化作用。本文基于實(shí)際案例設(shè)計(jì)算例，算例參數(shù)取自某實(shí)際園區(qū)。通過算例對(duì)比分析，證明了本文研究的多能流微網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化模型能在特定的冷熱電負(fù)荷條件下，合理調(diào)度多種能流的分配，根據(jù)負(fù)荷的變化調(diào)整相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)行，對(duì)比冷熱電獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，能夠有效降低整體微網(wǎng)的運(yùn)行成本，同時(shí)通過各種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備和各種類型的儲(chǔ)能設(shè)備，使得多能流加入后消納了更多的可再生能源，提高了能源的利用效率。

本文的研究還存在一定的局限，后續(xù)工作可以圍繞可再生能源不確定性、負(fù)荷多樣性以及各種儲(chǔ)能設(shè)備的最優(yōu)配置等方面展開。

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