考虑土壤热量排取平衡的区域综合能源系统优化调度

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.010

电器与能效管理技术 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (11): 59-66.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2023.11.010

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考虑土壤热量排取平衡的区域综合能源系统优化调度

姜涛¹, 冉峰旭¹, 周慧娟², 张启蒙³, 张劲松¹, 周炜然¹

1.国网重庆市电力公司市北供电分公司, 重庆 401147
2.国网河南省电力公司营销服务中心, 河南郑州 450000
3.国网天津市电力公司城东供电分公司, 天津 300250

收稿日期:2023-05-27 出版日期:2023-11-30 发布日期:2023-12-22
作者简介:姜涛(1995—),男,主要从事区域综合能源系统优化研究。|冉峰旭(1998—),男,主要从事电气设备检修试验工作。|周慧娟(1994—),女,工程师,主要从事负荷需求响应研究工作。
基金资助:
国网河南省电力公司科技项目(5217X0220002)

Optimal Dispatch of Regional Integrated Energy System Considering Soil Heat Emission Balance

JIANG Tao¹, RAN Fengxu¹, ZHOU Huijuan², ZHANG Qimeng³, ZHANG Jinsong¹, ZHOU Weiran¹

1. Shibei Electric Power Supply Branch Company, State Grid Chongqing Electric Power Company, Chongqing 401147, China
2. Marketing Service Center of State Grid Henan Electric Power Company, Zhenzhou 450000, China
3. Chengdong Power Supply Branch, State Grid Tianjin Electric Power Company, Tianjin 300250, China

Received:2023-05-27 Online:2023-11-30 Published:2023-12-22

摘要/Abstract

摘要：

针对地源热泵冬夏运行时长不均导致的土壤热失衡问题,提出考虑土壤排取热量平衡的区域综合能源系统优化调度方法。首先,根据地源热泵冬、夏季节运行特性,计算土壤年度排取热量不平衡率;其次,通过提高供冷季地源热泵使用时长以增加土壤排热量,确保地源热泵全年取排热量平衡;最后,构建了双层优化模型,上层模型以冬季系统运行成本最优,安排地源热泵出力,下层模型以系统夏季效益最优,考虑土壤取-排热量平衡等约束优化地源热泵出力。仿真算例表明所提方法有效解决了土壤热失衡问题,系统能效得到提高。

关键词: 土壤热失衡, 地源热泵, 区域综合能源系统, 优化调度

Abstract:

In order to solve the problem of soil heat imbalance caused by the uneven operation time of ground source heat pump in winter and summer, an optimal scheduling method of regional integrated energy system considering the balance of heat discharged from soil was proposed.First, according to the operating characteristics of ground source heat pump in winter and summer, the annual heat imbalance rate of soil is calculated.Secondly, increase the use time of ground source heat pump in the cooling season to increase the heat output from the soil, so as to ensure the heat balance of ground source heat pump throughout the year.Finally, a double-layer optimization model is constructed.The upper model optimally arranges the output of ground source heat pump based on the system operating cost in winter.The lower model optimizes the output of ground source heat pump based on the system’s optimal benefit in summer, taking into account constraints such as the soil heat extraction and emission balance.Simulation examples show that the proposed method effectively solves the problem of soil thermal imbalance and improves system energy efficiency.

Key words: soil thermal imbalance, ground source heat pump (GSHP), regional integrated energy system (RIES), optimal dispatch

中图分类号:

TM611.3

姜涛, 冉峰旭, 周慧娟, 张启蒙, 张劲松, 周炜然. 考虑土壤热量排取平衡的区域综合能源系统优化调度[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(11): 59-66.

JIANG Tao, RAN Fengxu, ZHOU Huijuan, ZHANG Qimeng, ZHANG Jinsong, ZHOU Weiran. Optimal Dispatch of Regional Integrated Energy System Considering Soil Heat Emission Balance[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2023, 0(11): 59-66.

图/表 16

图1

表1

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参考文献 22

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项目	技术参数
制冷量/kW	105
制冷输入功率上限/kW	30
制冷效率	3.5
制热量/kW	90
制热输入功率上限/kW	30
制热效率	3

类型	参数	数值	参数	数值
燃气轮机	功率上限/kW	130	功率下限/kW	0
	爬坡上限/ (kW·min^-1)	5	爬坡下限/ (kW·min^-1)	5
	效率	0.35	运维单价/(元/kWh)	0.025
溴冷机	烟气余热回收率	0.85	制热/制冷效率	1.2/1.36
蓄电池	容量/kWh	150	初始储能状态	0.2
	最大储能状态	0.8	最小储能状态	0.2
	最大输入功率/kW	37.5	最大输出功率/kW	37.5
主网	功率上限/kW	60	功率下限/kW	0
风电	功率上限/kW	50	功率下限/kW	0
光伏	功率上限/kW	50	功率下限/kW	0

参数	时段/h
参数	1~6、23~24	7~16	17~22
售电电价/(元·kWh^-1)	0.36	0.75	1.16
购电电价/(元·kWh^-1)	0.42	0.88	1.35

类型	数值	Δp/%
供暖季GSHP总取热量/kW	67 200	—
不考虑热平衡供冷季GSHP总排热量/kW	47 883	28.75
考虑热平衡供冷季GSHP总排热量/kW	67 200	0

参数	冬季	夏季
参数	冬季	不计热平衡	考虑热平衡
燃料成本	1 254.20	1 030.30	925.60
运维成本	84.96	72.85	75.37
环境成本	13.35	18.32	18.76
购电成本	160.59	264.94	289.47
售电收益	133.86	172.14	38.61
总成本	1 379.24	1 214.27	1 270.59

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Optimal Dispatch of Regional Integrated Energy System Considering Soil Heat Emission Balance

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