基于可再生能源的分布式多目标供能系统(一)

通过对基于化石能源和基于可再生能源的几种主要分布式发电技术及系统，包括往复式发动机，微型燃气轮机，燃料电池，太阳能光伏发电，太阳能高温集热发电，风力发电，多联产及蓄能等相关技术的现状分析，指出了建立和发展基于可再生能源的分布式多目标供能系统所面临的主要问题与挑战。     

RPEMFC/膨胀机可再生能源驱动的综合能源系统性能研究

为提高可再生能源在冷热电联供系统中的利用率,提出一种以可逆质子交换膜燃料电池RPEMFC和膨胀机为主要部件的新型冷热电联供综合能源系统,通过引射器和膨胀机回收电解池氧气侧的压力能,以RPEMFC电堆的冷却回路和膨胀机出口冷气分别对外供热和制冷。为获得系统中主要设备运行参数对系统性能的影响,建立了系统的热力学模型,进而揭示了系统效率、?效率、压缩机耗功、膨胀机回收功、系统制热制冷量等随参数的变化规律。研究结果表明,当RPEMFC电堆以50kW的发电功率运行时,系统发电效率为56.2%,热效率35.2%,总效率91.4%,?效率54%,且在15kW-85kW的发电功率变化范围内系统能效均超过89%。系统能量效率及?效率对引射器流量比及引射器工作流压力变化较为敏感,并以影响系统发电效率为主;压缩机出口压力变化对系统能效影响不大,但压缩机出口压力增大有利于系统增加产冷量。     

可再生能源制氢系统多目标优化调度

随着碳达峰碳中和的推行,氢能在能源去碳化进程中扮演着重要的地位。利用可再生能源制氢可以进一步实现能源低碳化。针对可再生能源系统稳定性较弱的缺点,将系统收益和环境成本这一对相互矛盾的目标进行折中考虑,提出使用多目标金鹰算法(multi-objective golden eagle algorithm, MOGEO)对可再生能源制氢系统运行优化求解帕累托最优解集。为验证该方法的可行性,以冬奥场馆所在地的典型日为例,分别与商业求解器CPLEX及传统的多目标粒子群算法(multi-objective particle swarm optimization, MOPSO)进行对比,结果表明所提方法可以取得更好的优化结果。     

分布式供能及其系统集成

分布式供能系统直接面向用户,满足用户冷、热、电等多种能源需求,具有高效、环保、可靠、经济等特点。分布式供能系统与电网等集中式供能系统的互补是未来可持续能源利用技术的发展方向。分布式供能系统的关键技术包括微型、小型动力技术,中低温余热转换和利用技术,以及系统集成技术,是实现系统大幅度节能最有效的手段。本文提出了分布式供能系统集成应当遵循能的综合梯级利用,能源、资源和环境的综合互补,以及全工况系统集成等原则。     

基于多种可再生能源的多联产系统优化配置研究

为提升基于多种可再生能源的多联产系统整体性能,合理的容量配置至关重要.针对基于太阳能、生物质能和空气能的多联产系统,以一次能源节约率最大化、费用年值节约率最大化和二氧化碳减排率最大化作为优化目标,以光伏光热一体化组件、内燃机、空气源热泵的容量为决策变量,采用改进的多目标遗传算法,利用优劣解距离法求解系统最优容量配置.同时,通过算例验证优化模型的可行性,并研究系统经济性能对成本参数的敏感性.结果表明,优化方案在能源、经济、环境各方面都表现出很好的性能,系统的一次能源节约率为29.07%,费用年值节约率为58.15%,二氧化碳减排率为54.30%,且厌氧发酵环节的成本参数对系统经济性能影响较大.     

基于多目标算法的冷热电联供型综合能源系统运行优化

为了解决现有冷热电联供型综合能源系统大多只单一考虑系统机组投资成本或系统环境污染,影响系统整体优化运行的问题,以系统经济性和环保性为目标,对冷热电联供系统进行研究分析。构建含燃气轮机、燃气锅炉、电制冷机等机组的冷热电联供系统优化模型并建立约束条件;改进粒子群算法,面向多约束目标进行模型求解优化,提高求解的收敛精度、收敛速度和稳定性;最后利用算例进行结果分析。结果表明改进后的粒子群算法能够同时兼顾系统的经济性和环保性,使系统运行更加优化,为之后的能源供给系统的规划提供前期依据。     

基于差分进化算法的分布式能源系统 多目标优化

为了避免传统分布式冷热电三联供系统设计中偏离实际工况、负荷率偏低、效率低下等问题,本文以某商务区为对象,将分布式能源系统设备容量的最优化问题转化为以年总成本和年排放量综合最低的多目标数学模型,在对比多种常见智能算法后,选择具有强大全局巡优能力的差分进化算法进行求解,获得优化配置方案。分布式能源系统设备类型较多,且影响因素繁杂,各种设备的容量配置是整个系统运行效益好坏的关键。计算结果表明,与冷热电分供能系统进行对比,通过差分进化算法进行最优化配置后的分布式能源系统具有显著的优越性和可行性,系统结构设计、能源价格,均会对系统最优化结果产生影响。     

飞驰绿能:可再生能源的开拓者

北京飞驰绿能电源技术有限责任公司（以下简称飞驰绿能）是一家以开发生产质子交换膜燃料电池（PEMFC）、可再生能源和氢能为主的企业。该公司位于北京市海淀区中关村永丰高新技术产业基地内，注册资本1571．4万元人民币，现有资产约5000万元人民币，拥有4个生产部门（机加工部、膜电极部、发电机部、装配部），3个管理部门（计划调度办公室、技术部和后勤保障部）和1个研发中心。     

基于热需求响应的综合能源系统可靠供能能力评估

随着多能互补能源结构的规模化发展,综合能源系统将成为未来能源系统的主要形式。针对综合能源系统各能源子系统的复杂耦合特性的特点,采用基于非支配排序的多目标差分进化算法的协同进化算法对综合能源系统的多维可靠供能区间进行求解。以供暖型热负荷参与需求响应为例,分析了需求响应的实施对系统的可靠供能能力的影响。通过仿真案例验证了该算法在综合能源系统可靠供能区间求解问题上的有效性,且需求响应的参与能够扩大系统的可靠供能区间,对综合能源系统的规划评估提供了参考。     

可再生能源分布式发电系统能量互补控制的研究

为了解决可再生能源分布式发电系统的稳定性问题,在系统中加入了储能设备,使总线电压得到了平滑.介绍了可再生能源分布式发电系统的能量互补控制原理,并建立了能源分布式发电系统的数学模型.采用直接转矩控制算法对系统的能量互补控制过程进行了仿真实验,在系统的风机模拟器和飞轮上的仿真与实验结果表明当直流总线电压低于300V时,飞轮转速迅速下降,飞轮释放能量,系统维持稳定;当直流总线电压高于300V时,飞轮转速上升,飞轮存储能量,系统维持稳定.     

分布式能源系统集成方案研究

分布式能源系统是一种分布于用户端的能源综合利用系统.其系统集成方案必须遵循温度对口、梯级利用的原则,使用户需求与科学用能达到完美结合.以燃气轮机或内燃机为核心的冷热电联产分布式能源系统有五种基本方案,相关方案相互结合可使系统效率明显提高.     

基于建筑虚拟储能的分布式能源系统优化调度

由于建筑的热惰性及室内空气的蓄热属性,当系统制冷或制热设备功率变化后,室内温度存在滞后现象,同时室内温度在一定范围变化时不会影响人体的舒适度。该文根据建筑的蓄热属性建立了建筑虚拟储能模型,引入到分布式能源系统的优化调度当中,在用户可接受室温范围内对室温进行优化调节,实现了虚拟储能的充释能管理。算例以独栋的小型楼宇的夏季制冷场景为例,以包含环境因素的日综合运行成本最小为优化目标,根据求解结果分析了虚拟储能对调度产生的影响,结果表明建筑虚拟储能参与系统的优化调度使总费用下降约3.8%。     

再生能源发电系统接入电网时需要考虑的一些问题

介绍了几种典型的再生能源发电系统接入电网时的一些要求,对可能遇到的工程问题,宜从原动机、电机、换流器以及电力系统等不同的角度综合考虑．除了电网的要求以外,连接方式还应考虑发电系统的特点,包括原动机工作原理和发电机类型,以及电源与电网之间的相互作用和故障时的保护等．介绍了再生能源发电系统,主要是大型风力、海浪及潮汐系统的一些特殊要求,简单分析了再生能源发电系统在接入电网时解决某些问题的方法．     

可再生能源发电竞价上网研究

传统能源煤炭、石油、天然气等由于资源储量有限,日益成为阻碍各国经济发展的瓶颈。可再生能源作为一种有利于环境保护和经济、社会可持续发展的新型能源,在未来的10多年中将得到长足的发展。文章分析了市场竞争条件下,可再生能源发电与常规电力的竞价博弈机制,结果表明,在目前的机制下,可再生能源发电由于其成本、规模的限制,在电力市场竞争中处于劣势。可再生能源发电只有在国家政策扶持或者是对传统电力的政策调整的情况下,才能逐步走上健康发展的正轨。     

关于分布式能源系统的思考

简要地综述与分析了分布式能源系统和它的主要优、缺点,其适用的设备与热力循环以及这种系统适用的地区。得出的主要结论是:这种系统特别适用于电、热(冷)联产;为保证变工况下任意电、热(冷)负荷的需求,宜用加补燃的程循环(蒸汽循环);在我国,目前这种系统适用于经济发达地区。     

光伏系统分布式功率的优化

光伏系统部分电池板受到遮蔽引起串、并联的失配,会严重影响发电量。在电池板级采用功率优化变换器可以有效地解决问题。文中讨论了分布式光伏系统的架构,分析了不同拓扑结构的DC-DC变换器作为分布式优化器的特点和适用性;重点讨论了光伏优化器的效率和改进,并通过Simulink仿真进行了验证。