工业园区光热供能系统优化配置方法

谢义苗

摘  要：在确保工业园区中各类能源设备稳定运行的前提条件下，减少运行成本，开展工业园区光热供能系统优化配置方法研究。通过分析光热供能系统优化约束条件、基于多能互补构建优化配置函数，提出一种全新的优化配置方法。通过应用实例分析的方式进一步证明，新的优化配置方法能够有效降低工业园区能源设备的运行成本。

关键词：工业园区;光热供能系统;优化;配置方法;优化目标;多能互补;

中图分类号：TM721  文献标识码：A

引言

新能源技術的广泛使用，在很大程度上为我国不可再生能源的贮备提供了新的方向，与此同时，一些集成风电、光电、热电系统的供电技术开始在市场内盛行，以新能源技术为代表的机械电力设备开始呈现一种多元化发展趋势。但在此过程中，由于光热供能系统的容量与峰值有限，导致系统在使用中常存在由于电力外输困难造成的弃风现象，此种现象已在一定程度上对我国新能源开发造成了抑制^[1]。

1工业园区光热供能系统优化配置方法

1.1分析光热供能系统优化约束条件

相比常规的供能系统，本文研究的工业园区光热供能系统，在实际运行中，受到更多条件的约束，而要实现基于此系统供能的全面优化，应当掌握系统优化过程中的约束条件，将此作为依据，进行优化前的约束补偿^[2]。

通常情况下，系统运行需要前端供电作为支撑，而工业园区光热供能系统内的常规性电源为火电，针对火电的约束项目包括机组出力能力、出力范围、启停与爬坡约束等。同时，在不同的调度周期内，前端发电量与供电端需求量是不同的，只有确保两者在支出时保持一个对等的效益或均衡的条件，才能保证系统的稳定运行^[3]。假定在同一个工业园区，系统同时处于充电与放电状态，对应的出力约束将涉及其中每个子系统的能源流运行，因此，可以将此时的出力约束条件表示为下述计算公式组：

公式（1）中：分别表示为系统供能出力最小值与供能出力最大值;K表示为系统功能机组规模或数量;R表示为能源回收系数，通常表示为常数;C表示为机组成本折现值;F表示为系统放电运行功率;i表示为新能源类别;inv表示为决策变量;fope表示为启动功率;N表示为供能类型数量。综合上述计算公式可知，系统在实际供能运行过程中，受到多个参数的限制与束缚，而要解决与此方面相关的问题，应当以计算公式（1）中的多个不确定参数作为优化的目标，进行系统优化决策的依据。

1.2基于多能互补构建优化配置函数

在掌握工业园区光热供能系统运行的约束条件后，可基于多能互补角度，构建一个能源优化配置函数，通过调度资源的合理化配置，实现对系统的优化。并在此基础上，明确工业园区光热供能系统运行时，太阳直射时长、太阳光照倍数、系统有效储能时间等，可以作为优化配置经济性的评价关键指标。当确定系统的既定容量后，通过上述提出的参数进行放电与供能的直接反映，反映过程可用下述计算公式表示：

公式（2）中：L表示为光热供能系统运行时，放电与供能的直接反映环境;n表示为工业园区系统运营区间;M表示为系统维修与运行构件养护成本;r表示为设备更换折现率;E表示为系统在单位时间内的功能量;t表示为年限。根据上述计算公式可知，系统在运行中的成本支出较多，而要降低成本要素对系统运行的约束，应构建一个最小年容量因子，通过对前端需求的感应与后端供应的时效感知，进行前端与后端的综合调控^[4]。调节的过程可用下述计算公式表示：

公式（3）中：ηreveiver表示为配置函数;P_H表示为前端需求感应结果;P_A表示为后端供应时效感知结果。根据前后端的比值结果，进行系统参数的调整，以此种方式，实现对系统运行的优化，达到对工业园区光热功能系统优化配置的设计目的。

2实例应用分析

基于本文上述的论述内容，从理论层次实现了配置方法的初步设计，为了确保在实际应用中，本文上述设计的优化配置方法能够有效提高工业园区光热功能系统的运行质量和效果，达到能源的合理利用目标，开展下述实例应用分析。选择以某工业园区作为依托，针对该园区当中的储能资源进行优化配置。在该储能单元当中共包含了火电机组共10台，其总体的机组容量约为1568.26MW，运行过程中的最大负荷为1269MW。在该火电机组当中的节点#32接入700MW光伏电站，在节点#35接入300MW光热电站。根据上述已知的信息，对按照本文优化配置方法优化后的工业园区火电机组运行成本计算并记录，将其与优化前各个成本数值进行对比，得到表1。

从表1得出的实验结果可以看出，通过本文设计的优化配置方法优化后的工业园区火电机组运行成本，在各个项目当中均得到了明显的降低，在确保工业园区正常运行的过程中，为工业园区带来了更大的经济效益。

3结束语

通过本文上述研究，利用光热功能系统实现了对工业园区能源的优化配置，并通过应用实例的方式进一步证明了优化配置方法的可行性和合理性。在后续的研究当中，结合本文上述构建的基于多能互补构建优化配置函数，还可实现对工业园区中更多类型资源的合理配置，从而实现工业园区运行性能和综合经济效益的全面提升。

参考文献

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[2]冯晓梅，乔镖，李骥，等. 公共机构多能源系统优化配置及高效运行模拟平台开发和验证[J]. 建筑科学，2021，37（04）：26-32.

[3]范焱炜，黄丽莎，时帅，等. 考虑供能网络约束的园区型电-热综合能源系统优化配置[J]. 上海电力大学学报，2021，37（04）：335-344.

[4]金泰，李娜，秦建华，等. 基于混合整数非线性规划的综合能源系统优化配置研究[J]. 热力发电，2021，50（08）：131-140.