本文選題：能源互聯(lián)網(wǎng)　切入點：區(qū)域分布式能源系統(tǒng)　出處：《華北電力大學(北京)》2017年博士論文

【摘要】：化石燃料的枯竭及其長期以來大規(guī)模使用所引發(fā)的全球氣候變化問題,使以能源新技術和信息技術深入結合為特征的能源互聯(lián)網(wǎng),被認為是未來解決能源危機和環(huán)境危機問題的關鍵所在。分布式能源系統(tǒng)被作為能源互聯(lián)網(wǎng)的原型,在許多發(fā)達國家已有相當?shù)囊?guī)模和廣泛的應用領域。我國正處于工業(yè)化中后期,未來建筑能耗超越工業(yè)能耗將成為城市的主要能耗,而城市中普遍出現(xiàn)的空間緊湊和功能集中的區(qū)域,成為能源消費和溫室氣體排放的主要載體。因此,在能源互聯(lián)網(wǎng)背景下,研究我國區(qū)域分布式能源系統(tǒng)的規(guī)劃問題,構建綠色低碳、適應氣候變化,具有良好經(jīng)濟性和環(huán)保性的區(qū)域分布式能源系統(tǒng),實現(xiàn)區(qū)域用能效率的提高,具有著重要的理論意義和實際應用價值。本文在能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景下,對影響分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃的因素、負荷預測、系統(tǒng)建模與優(yōu)化、區(qū)域能源站網(wǎng)布局進行了研究,并設計開發(fā)了區(qū)域分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃決策支持系統(tǒng)。本文主要工作如下:(1)界定了區(qū)域分布式能源系統(tǒng)的內(nèi)涵及區(qū)域指向,對能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展下的區(qū)域分布式能源系統(tǒng)的低碳化、柔性化、能源互聯(lián)網(wǎng)屬性、綜合能源系統(tǒng)特征進行了分析。區(qū)域分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃將通過用能需求、系統(tǒng)構建、配置優(yōu)化、管網(wǎng)優(yōu)化的規(guī)劃環(huán)節(jié)落實系統(tǒng)的產(chǎn)能、用能、輸能、蓄能、節(jié)能過程,并通過設計能源輸送網(wǎng)絡、能源信息傳輸網(wǎng)絡,以及能源設備物聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的架構。(2)分析了影響系統(tǒng)規(guī)劃的氣候、資源、環(huán)境、社會發(fā)展、區(qū)域功能、系統(tǒng)綜合價值等因素。采用聚類方法對區(qū)域分布式能源系統(tǒng)的氣候適應性和太陽能可利用性進行了區(qū)劃;提出了分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃的能源互補理念;探討了區(qū)域分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃的碳排放和空氣環(huán)境壓力;從宏觀經(jīng)濟、城市化進程、政府優(yōu)惠政策、系統(tǒng)自身價值等方面探討了系統(tǒng)規(guī)劃的經(jīng)濟、社會、政策環(huán)境影響。(3)利用Sketch Up Pro、EnergyPlus、Openstudio的結合,實現(xiàn)區(qū)域單體建筑的冷、熱、電逐時負荷預測,并從區(qū)域整體能源供需角度出發(fā),運用同時利用系數(shù)得到區(qū)域整體冷、熱、電負荷,避免簡單疊加可能產(chǎn)生的負荷預測誤差過大的問題,并通過仿真算例驗證了方法的準確性與可靠性。(4)提出了基于多智能體系統(tǒng)MAS的區(qū)域分布式能源系統(tǒng)信息物理融合模型,即由電力網(wǎng)絡、供熱網(wǎng)絡、供冷網(wǎng)絡和信息網(wǎng)絡耦合而成的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)架構。系統(tǒng)模型利用MAS的能量管理功能,從而保證了系統(tǒng)內(nèi)各能源供應設備之間、設備與負荷之間控制運行的協(xié)調性、可靠性、安全性和有效性。同時,模型設置了能源管理Agent和路由Agent,以實現(xiàn)區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)未來的能源調度與信息協(xié)調,并設計給出了一種結合元胞自動機機(CA)的能源路由結構。(5)構建了基于決策和系統(tǒng)配置的區(qū)域分布式能源系統(tǒng)雙層優(yōu)化模型。決策優(yōu)化層由影響系統(tǒng)規(guī)劃決策的社會、環(huán)境、資源等宏觀因子構成;系統(tǒng)優(yōu)化層由影響系統(tǒng)容量優(yōu)化的經(jīng)濟與環(huán)保目標因子、能量均衡約束因子和多目標遺傳優(yōu)化算法因子構成。結合區(qū)域分布式能源系統(tǒng)的孤島運行和并網(wǎng)上網(wǎng)運行模式進行了算例的仿真實驗,驗證了雙層優(yōu)化模型的可行性和合理性。(6)給出了區(qū)域分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃中站網(wǎng)布局的能距概念,即供需能源結點之間管網(wǎng)建設費用的年值;建立了基于能距的P中位站網(wǎng)布局模型;提出了區(qū)域分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃的定址布網(wǎng)算法。仿真算例驗證了所提出模型與算法在確定區(qū)域能源站數(shù)量、選址和儲能中心位置的同時,給出了能源站與儲能中心、負荷中心之間的能源輸送管網(wǎng)最優(yōu)路徑,站網(wǎng)布局實現(xiàn)了總能距最小。(7)設計并實現(xiàn)了區(qū)域分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃的決策支持系統(tǒng)(RDES-DSS)。決策支持系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫、模型庫、方法庫和知識庫為基礎,融合了論文構建與提出的能源系統(tǒng)規(guī)劃相關模型和優(yōu)化算法,實現(xiàn)了系統(tǒng)規(guī)劃的因素分析、負荷預測、系統(tǒng)優(yōu)化、布局優(yōu)化等各個功能模塊的應用。結合實際案例,進行了區(qū)域分布式能源系統(tǒng)的完整規(guī)劃和決策支持系統(tǒng)功能的展示。
[Abstract]:In the background of energy Internet , the paper studies the planning of regional distributed energy system , builds green low - carbon , adapts to climate change , has good economic and environmental protection , and it is the main carrier of energy consumption and greenhouse gas emission . This paper analyzes the factors such as climate , resources , environment , social development , regional function , and systemic value of regional distributed energy system . ( 5 ) The two - layer optimization model of regional distributed energy system based on decision making and system configuration is constructed . The decision - making optimization layer is composed of macro - factors , such as social , environment , resource , etc .

【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：F426.2;F49
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本文編號：1698040