秦宇翔，張衛(wèi)軍，周 樂

（1.遼寧科技大學 材料與冶金學院，遼寧 鞍山114000；2.東北大學 工業(yè)爐研究所，遼寧 沈陽110000）

0 引 言

為了解決目前存在的環(huán)境與能源的雙重壓力，多能流系統(tǒng)受到了廣泛關注［1，2］。

多能流系統(tǒng)可以同時提供冷量、熱量、電量，具有較高的能源利用率［3，4］與較高的運行可靠性［5］。 可再生能源具有清潔、環(huán)保、廉價的特點，將二者耦合可以使系統(tǒng)更為高效、清潔。

但是，太陽能、風能等可再生能源容易受自然環(huán)境因素的影響，導致光伏與風力發(fā)電機的出力具有隨機性、波動性、不確定性［6］。 冷、熱、電等負荷的需求量也隨著環(huán)境、季節(jié)、用戶用能習慣的變化而變化，也具有不確定性［7］。 源荷不確定性對系統(tǒng)運行計劃的制定，以及穩(wěn)定運行帶來了極大的挑戰(zhàn)［8］。 隨著多能流系統(tǒng)的日益推廣，源荷不確定性問題必須加以重視［9］。

目前，對于多能流系統(tǒng)進行了大量研究，文獻［10］以對環(huán)境影響最小為目標，提出了光伏/光熱與天然氣互補的冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)的魯棒多目標優(yōu)化模型，并采用NSGA II算法求解，采用實例論證了算法的有效性。 甘霖等［11］建立了微網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度模型，并與冷熱電獨立微網(wǎng)進行對比，結(jié)果表明多能流微網(wǎng)系統(tǒng)可以降低運行費用，提高可再生能源消納率，但并未考慮源荷不確定性對系統(tǒng)的影響。 熊文等［12］考慮了微網(wǎng)多能流系統(tǒng)中儲熱、蓄冷裝置的盈利策略，據(jù)此研究了儲熱、儲冷裝置在不同供能季的最優(yōu)容量配置與運行策略。 湯翔鷹等［13］采用多時間尺度優(yōu)化調(diào)度來平抑波動，在日前調(diào)度過程中考慮了多能靈活性，使系統(tǒng)在日內(nèi)調(diào)度中可以協(xié)調(diào)各設備應對負荷功率的波動。 姜慧楠［14］建立了系統(tǒng)運行費用最小的目標函數(shù)，采用多時間尺度優(yōu)化的方法來逐次降低可再生能源與負荷的預測誤差對系統(tǒng)調(diào)度的影響，結(jié)果表明多時間尺度調(diào)度可以增加系統(tǒng)跟蹤負荷的能力。 李佳慧［15］在灰色神經(jīng)網(wǎng)絡組合法對系統(tǒng)典型日光伏電池、風機的輸出功率進行預測的基礎上，進行了系統(tǒng)的多目標優(yōu)化運行研究。但是，一般認為，根據(jù)預測數(shù)據(jù)計算誤差較大［16］。文獻［17］采用蒙特卡洛法分析了不確定性對CCHP系統(tǒng)的能源和經(jīng)濟性能的影響。 但以上文獻并未探討調(diào)度結(jié)果的安全裕度，以及系統(tǒng)配置儲能裝置的必要性。

基于以上問題，本文將設計兩種多能流系統(tǒng)，其中一種配備儲能裝置（下文簡稱有儲能系統(tǒng)），一種沒有配備儲能裝置（下文簡稱無儲能系統(tǒng)），然后對比兩系統(tǒng)在運行費用、能源效率、安全裕度、運行費用受負荷不確定性影響大小等方面的差異，從而探討儲能裝置的作用。

1 有儲能系統(tǒng)模型

多能流系統(tǒng)由輸入能源、能源轉(zhuǎn)換設備、負荷組成［18，19］。 本文輸入能源有風能、太陽能、天然氣、電網(wǎng)購電。 燃氣輪機、電制冷機、吸收式制冷機、換熱器、電鍋爐作為能源轉(zhuǎn)換設備，生產(chǎn)系統(tǒng)所需電量、冷量和熱量。 系統(tǒng)配備儲熱、蓄冷設備，蓄電池。 系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 配備有儲能裝置的多能流系統(tǒng)示意圖

1.1 設備數(shù)學模型

1.1.1 燃氣輪機

燃氣輪機輸入天然氣，產(chǎn)生電能及熱能。 其能量輸入—輸出數(shù)學模型及約束為：式中：PGT，t表示t時刻燃氣輪機的輸出功率；Pgas，t為t時刻天然氣燃燒產(chǎn)熱量；ηGT為燃氣輪機的效率；分別為燃氣輪機輸出功率的最小、最大值；QGT，t為燃氣輪機的產(chǎn)熱量；θHE為燃氣輪機的熱電比。

1.1.2 余熱鍋爐

余熱鍋爐是將燃氣輪機的余熱回收加以利用的裝置。 其數(shù)學模型為：

式中：ηHR為余熱鍋爐的效率；HHR，t為余熱鍋爐t時刻輸出的熱量。

1.1.3 吸收式制冷機

吸收式制冷機利用余熱鍋爐的熱量進行制冷，其數(shù)學模型及約束條件為：

式中：HAR，t為t時刻吸收式制冷機的輸入功率；ηAR為吸收式制冷機的制冷系數(shù)；KAR，t為t時刻吸收式制冷機輸出功率；分別為機組輸出的最小、最大功率。

1.1.4 換熱器

換熱器利用余熱鍋爐的余熱作為輸入能源，產(chǎn)生熱量。 其數(shù)學模型與約束為：

式中：H＇HT為t時刻輸入到換熱器的熱量；ηHT為換熱器的效率；HHT，t為t時刻換熱器輸出功率；分別為換熱器輸出熱量的最小、最大值。

1.1.5 蒸汽輪機

蒸汽輪機利用余熱鍋爐輸出的熱量發(fā)電，其數(shù)學模型與約束為：

式中：PST，t為t時 刻 蒸 汽 輪 機 輸 出 功 率；HST，t為 余熱鍋爐輸入蒸汽輪機的熱量；ηST為蒸汽輪機發(fā)電效率；分別為蒸汽輪機輸出功率上下限。

1.1.6 電制冷機

電制冷機將電能轉(zhuǎn)換為冷能。 其數(shù)學模型與約束條件為：

式中：PEC，t為t時刻電制冷機的輸入功率；ηEC為制冷機的電冷轉(zhuǎn)換效率；KEC，t為t時刻電制冷機的輸出功率；分別為電制冷機輸入功率的最小、最大值。

1.1.7 電鍋爐

電鍋爐將電能轉(zhuǎn)換為熱能。 其數(shù)學模型與約束條件為：

式中：PEH，t為t時刻電鍋爐的輸入功率；ηEH為電鍋爐效率；HEH，t為t時刻電鍋爐的輸出功率；分 別為電鍋爐輸入功率的最小、最大值。

1.1.8 儲熱裝置

儲能裝置是跨時間段利用能量的裝置，其在平谷電價時段存儲能量，在高電價時段釋放，可以對電網(wǎng)起到削峰填谷的作用。

儲熱裝置的數(shù)學模型及約束為：

1.1.9 蓄冷裝置

蓄冷裝置的數(shù)學模型及約束為：

1.1.10 蓄電池

蓄電池的數(shù)學模型及約束為：

1.2 系統(tǒng)數(shù)學模型

1.2.1 系統(tǒng)能量平衡

式（11） -（13）分別為冷量平衡、熱量平衡、電量平衡表達式。 ωPV，t、ωWT，t分別表示t時刻系統(tǒng)對太陽能與風能的消納率。 PWT，t、PPV，t分別表示t時刻風電與光伏實際的出力。 Pbuy，t表示t時刻購電量。

1.2.2 節(jié)點能量平衡

式（14） -（21）分別代表燃氣輪機、余熱鍋爐、儲熱裝置、蓄冷裝置、蓄電池的輸入輸出關系。Q1、Q2分別代表燃氣輪機余熱，余熱鍋爐熱損失。θHE為燃氣輪機熱電比，取1.2。

2 無儲能系統(tǒng)模型

無儲能系統(tǒng)不配備儲能裝置，其余結(jié)構(gòu)與有儲能系統(tǒng)完全相同。 系統(tǒng)如圖2 所示。

圖2 無儲能系統(tǒng)示意圖

2.1 設備數(shù)學模型

同式（1） -（7）。

2.2 系統(tǒng)數(shù)學模型

2.2.1 系統(tǒng)能量平衡

式（22） -（24）分別代表冷、熱、電能平衡。

2.2.2 節(jié)點能量平衡

同式（14） -（15）。

3 系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度

3.1 有儲能系統(tǒng)優(yōu)化模型

以夏季典型日24 h 總運行成本最小為目標函數(shù)，如下式所示：

式中：Cenergy，t表示t時刻的能源費用，包括購氣，購電費用、光伏以及風力發(fā)電機的運行費用；Cdev，t表示能源轉(zhuǎn)換設備運行費用，包括余熱鍋爐（HR）、換熱器（HT）、吸收式制冷機（AR）、電制冷機（EC）、電鍋爐（EH）、蒸汽輪機（ST）、燃氣輪機（GT）的運行費用；Cstor，t表示儲能設備運行費用；Caban，t表示棄風棄光懲罰費用；c表示各設備的單位運行費用；QLHV代表天熱氣低熱值，取9.7 kWh/m3、分別代表單位棄光棄風成本，取為0.05元/kW；ce，t、cgas分別表示電價與天然氣價格。

約束條件包括式（1） -（13），以及余熱利用效率約束式（26）與余熱鍋爐輸出熱量的利用率約束式（27）。

此模型是一個混合整數(shù)線性規(guī)劃問題，通過matlab 軟件進行求解。

3.2 無儲能系統(tǒng)優(yōu)化模型

約束條件如式（1） -（7）、（22） -（24），（26 -27）。

此問題是線性規(guī)劃模型，采用matlab 平臺求解。

4 源荷不確定性分析

4.1 風力發(fā)電機

風力發(fā)電的主要影響因素是輪轂處的風速［20］。 風速的隨機波動導致風力發(fā)電機的出力具有隨機性、波動性、不確定性。 目前，公認的描述風速的最佳分布為威布爾分布［21-23］。

風速威布爾分布的概率密度函數(shù)及概率分布函數(shù)如式（28）、式（29）所示：

式中：V為風速；K與C分別代表形狀參數(shù)與尺度參數(shù)。

由風速得到風力機組的輸出功率，如式（30）所示：

式中：V表示風速；Vin、Vout分別代表切入風速、切出風速；Pnorm、Vnorm分別代表額定功率、額定風速；

4.2 光伏電池

光伏的輸出功率與光照強度、環(huán)境溫度等因素相關。 大量研究表明，太陽光照強度近似服從貝塔分布［24，25］。 具體如式（31）所示：

式中：Γ為伽馬函數(shù)；α、β 分別為尺度參數(shù)與形狀參數(shù)。

研究表明，隨著溫度的上升，太陽能電池的開路電壓減小，光電流略微增加，所以光伏電池的輸出功率隨著溫度的上升而減?。?6］。

太陽電池的電流與光照強度基本成正比，而光照強度對電壓影響很?。?6］，所以，光伏電池的功率與光照強度近似成正比關系。 由光照強度可得光伏輸出模型，如式（32）所示

4.3 負 荷

負荷主要受環(huán)境、氣候、用戶用能習慣影響［7］。 研究表明，負荷服從正態(tài)分布［27，28］，其概率密度函數(shù)如式（33）所示：

式中：?為負荷值；μ與σ2分別為負荷的均值與方差。

5 算例分析

本課題以某工業(yè)園區(qū)為研究對象，系統(tǒng)所用設備的參數(shù)及電費結(jié)構(gòu)如表1 -表3 所示，天然氣費用按5 元/m3計算。

表1 設備參數(shù)

表3 電價表

以園區(qū)所在地夏季典型日光伏、風力發(fā)電機的出力，以及冷熱電負荷數(shù)據(jù)為基礎，計算典型日各設備的運行計劃，使系統(tǒng)典型日運行費用最少。 可再生能源出力、冷熱電負荷分別如圖3、圖4 所示。

圖3 風電、光伏出力數(shù)據(jù)

圖4 冷、熱、電負荷數(shù)據(jù)

表2 儲能設備參數(shù)

5.1 調(diào)度結(jié)果分析

根據(jù)調(diào)度模型，得出兩系統(tǒng)的優(yōu)化結(jié)果（見圖5 至圖7）。

圖5 表明了兩系統(tǒng)所需的冷能在1 -11 點、15 -19 點，以及24 點時都完全由電制冷機供給。12 -14 點、20 -23 點，系統(tǒng)不再向電網(wǎng)購電，有儲能系統(tǒng)所需冷量由電制冷機、吸收式制冷機、蓄冷裝置共同供給。 而對于無儲能系統(tǒng)，冷量只能由電制冷機與吸收式制冷機提供，所以，此時的吸收式制冷功率與電制冷功率明顯大于有儲能系統(tǒng)。

圖5 兩系統(tǒng)冷量優(yōu)化結(jié)果

蓄冷裝置在低電價時段的1 -7 點存儲冷量，在高電價時段的12 -14 點、20 -23 點釋放出來，減輕了吸收式制冷和電制冷機的供能負擔，起到了削峰填谷的作用。

圖6（a）表明了有儲能系統(tǒng)所需的熱能在1-11 點、15 -16 點，以及24 點時完全由電鍋爐供給。 12 -14 點、20 -23 點的高電價時段，熱量由電鍋爐、換熱器、儲熱裝置共同供給。

儲熱裝置在低電價的1 -11 點以及16 點存儲熱能，在12 -14 點、17 -23 點釋放，減輕了換熱器和電鍋爐的供能負擔，起到了削峰填谷的作用。

圖6（b）表明了無儲能系統(tǒng)所需的熱能在低電價時段1 -11 點、15 -19 點，以及24 點時完全由電鍋爐供給。 電價峰值時段的12 -14 點、20 -23 點，換熱器與電鍋爐共同提供熱量，且此時二者的供能負擔大于有儲能系統(tǒng)。

圖6 熱量優(yōu)化結(jié)果

圖7 表明了兩系統(tǒng)所需的電能在1 -11 點、15 -19 點，以及24 點時均由可再生能源和電網(wǎng)購電供給。 在12 -14 點、20 -23 點，有儲能系統(tǒng)所需電能由燃氣輪機、可再生能源、蓄電池共同供給。 而無儲能系統(tǒng)電負荷僅由燃氣輪機與可再生能源供給，供能靈活性不足，不具有削峰填谷的能力。

圖7 電量優(yōu)化結(jié)果

蓄電池在低電價的1 -7 點存儲電量，在高電價的13 -14 點、20 點釋放電量，起到了削峰填谷的作用。

從以上分析可知，儲能裝置在電價平谷時段存儲能量，電價峰值時段利用能量，即減少了系統(tǒng)的運行費用，也起到了削峰填谷的作用。 從優(yōu)化結(jié)果可以得出儲熱裝置、蓄冷裝置、蓄電池的最佳容量分別為2500 kWh、2060 kWh、1350 kWh。

5.2 運行費用分析

兩系統(tǒng)運行費用不相同，但變化趨勢基本相同。 由于不同時刻供能方式不同，各時刻的運行費用相差較大。 圖8 表明，運行費用與分時電價有一定關聯(lián)。 對于無儲能系統(tǒng)，12 -14 點以及20-23 點系統(tǒng)運行費用較高，電價平谷時段運行費用較低。 這是由于在峰值電價時段，系統(tǒng)購買天然氣，啟動燃氣輪機、換熱器、吸收式制冷機，而其他時段工作設備較少，所以，電價峰時段運行費用較其他時段高。

圖8 運行費用對比

有儲能系統(tǒng)在電價低谷時期，購買大量電能進行存儲，該時段運行費用較高，而在電價峰值時段儲能裝置釋放能量，使系統(tǒng)購氣量較少，所以該時段運行費用低于無儲能系統(tǒng)，也導致了有儲能系統(tǒng)典型日運行費用較低。 計算可得，配備儲能裝置可使系統(tǒng)典型日的運行費用降低25%。

5.3 能源利用效率分析

圖9 表明典型日兩系統(tǒng)的能效變化趨勢大體相當，都具有平電價時段較大、峰谷時段較小的特性。 這是由于系統(tǒng)在電價峰值時段會增加購氣量，在電價谷時段會增加購電量，所以系統(tǒng)整體能效下降。 除電價谷時段外，有儲能系統(tǒng)的能效較無儲能系統(tǒng)高，這與有儲能系統(tǒng)在電價谷時段消耗較多一次能源，而在其他時段消耗較少一次能源有關。 有儲能系統(tǒng)與無儲能系統(tǒng)的能源利用效率計算分別如式（34）、（35）所示。

圖9 能源利用效率對比

式中：ηt為系統(tǒng)能源利用效率；Kt、Ht、Pt分別表示t時刻冷量、熱量、電量的需求量；ηge、ηtran分別表示電廠發(fā)電效率與電網(wǎng)傳輸效率。

5.4 調(diào)度結(jié)果裕度分析

本節(jié)基于安全供能原則，研究系統(tǒng)各時刻的優(yōu)化結(jié)果所具備的裕度，即各時刻系統(tǒng)允許的負荷及可再生能源出力的最大波動率。 其中，可再生能源的波動率如式（36）所示，負荷波動率如式（37）所示。

5.4.1 光伏波動下限

以任意時刻光伏出力最小值為目標函數(shù)，與同時刻光伏出力進行比較，得出波動率。 計算結(jié)果如圖10 所示。

圖10 光伏波動率

有儲能系統(tǒng)：

約束條件：

無儲能系統(tǒng)：

5.4.2 風力發(fā)電機波動下限

以任意時刻風機出力最小值為目標函數(shù)。

有儲能系統(tǒng)：

約束條件：

無儲能系統(tǒng)：

約束條件：

圖10、圖11 表明，在大部分時間段，有儲能系統(tǒng)比無儲能系統(tǒng)能為可再生能源出力提供更大的下降空間。 具體原因如下：

圖11 風機組波動率

7 點：無儲能系統(tǒng)僅僅通過提高光伏消納率來為可再生能源出力提供下降空間，而有儲能系統(tǒng)可以通過增加購電量、使儲能裝置停止儲能兩個途徑來提供更大的下降空間。

12 -14 點、20 -23 點：兩系統(tǒng)都通過增加購氣量為可再生能源出力的下降提供空間。 但無儲能系統(tǒng)在該時刻的購氣量較大，受燃氣輪機出力限制，所增加的量有限，為可再生能源出力提供的下降空間小于有儲能系統(tǒng)。 有儲能系統(tǒng)在12 點通過釋放冷量也為可再生能源的出力提供了下降的空間。

19 點無儲能系統(tǒng)只能通過增加購電量來為風力發(fā)電機的出力提供下降空間，而有儲能系統(tǒng)可以通過增加購電量，增加儲熱裝置放熱量為風力發(fā)電機出力的下降提供空間，可以提供的空間大于無儲能系統(tǒng)。

17 -18 點無儲能系統(tǒng)允許可再生能源的出力的下降范圍反而較大。 主要由于無儲能系統(tǒng)可以通過增加購電量來彌補可再生能源出力的下降，而有儲能系統(tǒng)受調(diào)度計劃約束，無購電計劃，所提供的可再生能源下降范圍較小。

5.4.3 冷負荷波動上限

以任意時刻冷負荷最大值為目標函數(shù)。

有儲能系統(tǒng)：

約束條件：

無儲能系統(tǒng)：

約束條件：

圖12 表明，在大部分時間段，有儲能系統(tǒng)允許冷負荷增加量大于無儲能系統(tǒng)。 具體原因如下：

圖12 冷負荷波動率

7 點：無儲能系統(tǒng)只能通過提高光伏消納率來應對冷負荷的增加，可提供的空間有限。 而有儲能系統(tǒng)可以通過停止儲能裝置儲能來增加電制冷量，可以為冷負荷提供更大的上升空間。

12 -14 點，20 -23 點：兩個系統(tǒng)都通過增加購氣量來提高電制冷量與吸收式制冷量，但無儲能系統(tǒng)受燃氣輪機功率限制，只增加較小的購氣量。 另外，有儲能系統(tǒng)在12 點增加蓄冷裝置放冷量，也為冷負荷提供上升空間。

17 -18 點，無儲能系統(tǒng)可以通過增加購電量來提供更多的電制冷量，而有儲能系統(tǒng)受調(diào)度計劃約束，在該時段無購電計劃，只能通過增加儲熱裝置放熱量為冷負荷提供上升空間，所以，此時無儲能系統(tǒng)所能提供的負荷上升空間反而較大。

5.4.4 熱負荷波動上限

以任意時刻熱負荷最大值為目標函數(shù)。有儲能系統(tǒng)：

約束條件：

無儲能系統(tǒng)：

約束條件：

圖13 表明，在所有時間段，有儲能系統(tǒng)比無儲能系統(tǒng)能提供更大的熱負荷上升空間。 具體原因如下：

圖13 熱負荷波動率

7 點：無儲能系統(tǒng)通過提高光伏消納率來增加電鍋爐產(chǎn)熱量。 而有儲能系統(tǒng)可以通過停止儲能裝置儲能來增加電鍋爐產(chǎn)熱量，可以提供更多的熱負荷上升空間。

12 -14 點、20 -23 點：兩系統(tǒng)都是通過增加購氣量來提供熱負荷上升空間，該方法可以提高換熱器以及電鍋爐的產(chǎn)熱量。 但有儲能系統(tǒng)的購氣量更多，并且蓄冷裝置在12 點釋放冷量，所以可以提供更大的負荷上升空間。

17 -19 點無儲能系統(tǒng)通過增加購電量來提高電鍋爐的產(chǎn)熱量，而有儲能系統(tǒng)通過增加儲熱裝置的放熱量以及購電量來提高熱負荷的波動上限。

5.4.5 電負荷波動上限

以任意時刻電負荷最大值為目標函數(shù)。有儲能系統(tǒng)：

約束條件：

無儲能系統(tǒng)：

約束條件：

圖14 表明，在大部分時間段，有儲能系統(tǒng)可以比無儲能系統(tǒng)提供更大的電負荷上升空間。 具體原因如下：

圖14 電負荷波動率

7 點：無儲能系統(tǒng)只能通過提高光伏消納率來為電負荷的增加提供空間，而有儲能系統(tǒng)通過增加購電量，停止儲能裝置儲能來提供比無儲能系統(tǒng)更大的電負荷增量范圍。

12 -14 點、20 -23 點：無儲能系統(tǒng)通過增加購氣量來提高可供電量，但受調(diào)度計劃限制，可以增加的購氣量少于有儲能系統(tǒng)。 另外，有儲能系統(tǒng)還在12 點通過增加蓄冷裝置放能，提供更大的電負荷增量范圍。

17 -18 點，無儲能系統(tǒng)可以通過增加購電量來提供更大的電負荷增量空間，而有儲能系統(tǒng)受調(diào)度計劃限制，無購電計劃，雖然可以增加儲熱裝置放熱量，但所能提供的電負荷上升空間小于無儲能系統(tǒng)；19 點無儲能系統(tǒng)只能增加購電量，而有儲能系統(tǒng)既增加購電量、又增加儲熱裝置放熱量，故有儲能系統(tǒng)可以提供更大的電負荷上升空間。

5.5 光伏消納率

可再生能源消納率是衡量系統(tǒng)可再生能源利用水平的重要指標。

圖15 表明了無儲能系統(tǒng)在7 -11 點、16 點存在棄光現(xiàn)象，經(jīng)過計算，共棄光654 k Wh，而有儲能系統(tǒng)由于儲能裝置可以存儲多余的可再生能源，不存在棄風棄光現(xiàn)象，可再生能源消納率100%。 這也就證明了儲能裝置可以提高可再生能源消納率。

圖15 無儲能系統(tǒng)光伏消納率

5.6 負荷不確定性分析

采用蒙特卡洛法來研究負荷不確定性對系統(tǒng)運行費用的影響，蒙特卡洛法是用計算機模擬的方法產(chǎn)生隨機抽樣結(jié)果，根據(jù)抽樣產(chǎn)生的隨機數(shù)來計算所求問題的方法。

文獻［18］表明，系統(tǒng)各時刻的冷、熱、電負荷都滿足正態(tài)分布，且正態(tài)分布的標準差σ與均值的關系滿足σ=0.1，根據(jù)這一關系可以得出冷、熱、電負荷各時刻服從的正態(tài)分布的概率密度函數(shù)，從而抽樣1000 次得到每一時刻的1000 個負荷值，用這些隨機數(shù)去計算典型日一天的最小運行費用變化情況。 從而得出不確定性對運行費用的影響范圍，結(jié)果采用箱線圖表示。

5.6.1 冷負荷不確定性對運行費用的影響

圖16（a）表明了對于有儲能系統(tǒng)，即使某些時刻存在冷負荷突變的情況，但是儲能裝置會通過儲放能量來平抑波動，使得負荷的波動對其他設備的影響較小，所以，對于有儲能系統(tǒng)，任一時刻冷負荷的波動對一天運行費用的影響都在一定的范圍之內(nèi)，不會出現(xiàn)太多異常值。 另外，由于儲能裝置削峰填谷，能量可以跨時間段利用，這使得系統(tǒng)一天的運行費用低于無儲能系統(tǒng)。

圖16（b）表明，對于無儲能系統(tǒng)，10 點、16 點存在大量異常值，這主要是由于在這些時刻冷負荷波動較大，因而產(chǎn)生了較多異常值。

圖16 冷負荷不確定性對運行費用的影響

5.6.2 熱負荷不確定性對運行費用的影響

圖17（a）表明，熱負荷波動對有儲能系統(tǒng)的運行費用影響較為平緩。 圖17（b）表明，無儲能系統(tǒng)在9 -10 點、16 點、19 點存在大量異常值，這主要是由于在這些時刻熱負荷波動較大。

圖17 熱負荷不確定性對運行費用的影響

5.6.3 電負荷不確定性對運行費用的影響

圖18（a）表明了電負荷波動對有儲能系統(tǒng)的運行費用影響較為平緩。

圖18（b）表明，無儲能系統(tǒng)在7 -11 點、15、16 點存在大量異常值，這是由于在這些時刻電負荷波動較大，導致系統(tǒng)購電量以及運行費用波動較大，產(chǎn)生較多異常值，導致一天的費用變化幅度較大。

圖18 電負荷不確定性對運行費用的影響

通過以上分析可以得出，儲能裝置的存在，可以平抑各種負荷的波動，進而使得系統(tǒng)的運行調(diào)度方案隨著負荷的波動變動較小，進而導致運行費用波動也較小。

6 結(jié) 論

本文通過優(yōu)化調(diào)度得出儲熱裝置、蓄冷裝置、蓄電池的最佳容量分別為2500 kWh、2060 kWh、1350 k Wh。 通過兩系統(tǒng)對比得出儲能裝置的如下作用：

（1）不考慮設備初始投資，可以降低系統(tǒng)25%的運行費用。

（2）當蓄電池容量與可再生能源裝機容量近似為1 ∶4 時可使可再生能源消納率達到100%。

（3）在大部分時刻允許源荷兩側(cè)的波動范圍更大。

（4）系統(tǒng)典型日最小運行費用受負荷不確定性影響較小。

但是在典型日調(diào)度結(jié)果安全裕度方面，有些時間段有儲能系統(tǒng)裕度要小于無儲能系統(tǒng)，說明在這些時段配備儲能裝置反而會減少系統(tǒng)裕度，但是大部分時段還是要優(yōu)于無儲能系統(tǒng)。 說明多能流系統(tǒng)配備儲能裝置是非常必要的。