热电联供与可再生能源混合的微网内多元能量在线协调优化管理研究

分布式热电联供和可再生能源将会逐渐大量渗透进入城镇供电系统，并逐步形成能够与大电网高效、安全、可靠地互补运行的微网。本课题针对热电联供和可再生能源组成的微网内多元能量如何协调优化的关键问题，从理论上探索包含电和热等功率的多元能量流动模型和计算方法；根据研究微网运行和用户等多类要求的约束条件和目标，形成多时间尺度的多元能量协调优化策略；并完成相应分布式控制器和软件；综合研究成果，初步建立多元能量协调优化理论，实现多目标的热电能量协调和调节快慢过程协调，并达到可再生能源最大化利用，使能量传输始终保持在最佳或近似最佳状态；并在现有条件基础上，在硬件上形成以微型燃气轮机和可再生能源结合为主，在软件上实现在线协调优化管理系统的微网动态模拟实验系统，达到多元能量协调优化的示范运行，为基于微型燃气轮机、光伏电池等新能源形式的分布式发电并网高效运行的研究与应用奠定部分理论及技术基础。

本项目自2010年1月启动，至2012年12月结束，顺利完成各年度执行计划并达到相应考核指标。本课题总体目标为初步建立多元能量协调优化理论，实现多目标的热电能量协调和调节快慢过程协调，并达到可再生能源最大化利用，使能量传输始终保持在最佳或近似最佳状态。课题自实施以来至结题，已完成课题合同中规定的执行计划并达到相应研究目标。主要研究围绕以下微网多元能量流动模型和特性、多元能量协调优化理论、多元能量管理体系和智能的分布式控制器等方面展开。.课题针对多元能量协调优化的目标，从可再生能源波动、热电联供机组的响应等时间特性入手，建立了混合能源微网的全时间尺度能量优化模型，并提出了相应的分解方法和优化计算方法。课题开发完成了相应的分布式控制器及系统能量管理软件，通过结合现有实验条件，建立了可再生能源与热电联供混合的微网测试平台，并对课题成果进行了测试。主要成果包括.（1）详细分析了可再生能源波动特点和热电联供机组在不同时间尺度上的特性，并针对相应特性，提出了采用“基于Benders分解的最优能量流模型“时-分”时间尺度分割”和“基于EMAP的 “分-秒”时间尺度功率波动快慢分割”两种方法来解决多元能量流模型在时间尺度上的耦合问题；.（2）针对包含分布式热电联供和可再生能源等多种能源的微网，提出了分解后的各个时间尺度上的多元能量流模型，能够满足微网运行、分布式能源、用户等各类要求的约束条件和目标函数，并针对不同模型提出了相应的优化计算方法和在线协调优化管理策略；.（3）实现了混合能源微网的信息管理体系和智能的分布式控制器，并实现控制器相关软硬件；.（4）在现有条件基础上，在硬件上形成以微型燃气轮机和可再生能源结合为主，在软件上实现在线协调优化管理系统的微网动态模拟实验系统，实现了多元能量协调优化的示范运行；