基于Homer的分布式能源站配置及冷能控制運(yùn)行策略研究

柯冬冬++俞鐵銘++張鐘平++梁晶

摘要：指出了隨著火電機(jī)組的快速發(fā)展，我國(guó)日益呈現(xiàn)出火電過(guò)剩的現(xiàn)象，而分布式能源擁有超過(guò)75%的一次能源利用率，更符合能源的可持續(xù)發(fā)展道路。針對(duì)某分布式能源站給出了多能互補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)性配置方案，并根據(jù)夏季負(fù)荷特點(diǎn)提出了冷能最優(yōu)的控制運(yùn)行策略。

關(guān)鍵詞：分布式能源；Homer；運(yùn)行策略

中圖分類(lèi)號(hào)：TK01

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）12021202

1引言

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源日益短缺，環(huán)境日益惡化，各國(guó)都開(kāi)始大力發(fā)展可再生能源，并堅(jiān)持著保護(hù)環(huán)境為發(fā)展能源的宗旨。近10年來(lái)，隨著我國(guó)大力發(fā)展電力，尤其是火電裝機(jī)容量的快速增長(zhǎng)，我國(guó)火電過(guò)剩的問(wèn)題凸顯。針對(duì)這一現(xiàn)象，我國(guó)開(kāi)始尋求科學(xué)的可持續(xù)能源發(fā)展道路，對(duì)于火電逐漸采取去產(chǎn)能的措施，大力發(fā)展分布式能源，提高一次能源利用率，以太陽(yáng)能、風(fēng)能和生物質(zhì)能為代表的可再生能源也在快速發(fā)展。多能互補(bǔ)的天然氣分布式能源也在國(guó)內(nèi)的多個(gè)電力集團(tuán)中逐漸發(fā)展開(kāi)來(lái)，國(guó)家能源局和各地方政府也大力支持天然氣分布式能源的開(kāi)發(fā)。未來(lái)的一段時(shí)間，天然氣分布式能源將在國(guó)內(nèi)得到大力的發(fā)展。本文針對(duì)某分布式能源站，提出多能源互補(bǔ)的配置方案。

2工程概況

某分布式能源站有2臺(tái)315kW等級(jí)的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，1臺(tái)容量約0.35t/h的余熱鍋爐，1臺(tái)煙氣型溴化鋰機(jī)組，1臺(tái)蒸汽型溴化鋰機(jī)組，冰蓄冷設(shè)備，儲(chǔ)熱設(shè)備和其它輔助設(shè)備。能源站的用途是給工作園區(qū)提供電力和供能，夏季制冷，冬季供暖。為了實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)智慧能源和增加可再生能源，能源站需要增設(shè)光伏發(fā)電，為優(yōu)化微網(wǎng)建設(shè)，增設(shè)電池儲(chǔ)能。綜合投資成本及后期運(yùn)行維護(hù)成本，盡可能降低儲(chǔ)能電池的比例，盡可能提高可再生能源的利用。基于改進(jìn)后的能源站，提出冷熱能量控制運(yùn)行策略。

能源站供能區(qū)域夏季空調(diào)設(shè)計(jì)日尖峰冷負(fù)荷約為1820 kW，冬季空調(diào)設(shè)計(jì)日尖峰熱負(fù)荷約為883 kW。夏季設(shè)計(jì)日全天冷負(fù)荷為18200 kW·h，冬季設(shè)計(jì)日全天熱負(fù)荷8830 kW·h，詳見(jiàn)表1。

3容量配置

分布式能源站是根據(jù)具體需求規(guī)劃建設(shè)的能源供給方式，具有特殊性，每個(gè)能源站的設(shè)計(jì)都會(huì)有所區(qū)別，例如以熱定電和以電定熱就是不同的數(shù)次設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式，所以分布式能源站的各種設(shè)備的容量要根據(jù)具體需求而定。在能充分滿(mǎn)足需求的情況下，應(yīng)當(dāng)盡量結(jié)合當(dāng)?shù)氐目稍偕茉促Y源，多使用可再生能源，減少化石能源對(duì)環(huán)境的污染。本文主要為已有的分布式能源站增設(shè)電池儲(chǔ)能和光伏發(fā)電。

本文采用Homer軟件，建立了能源站經(jīng)濟(jì)模型，如圖1所示，輸入已知設(shè)備的一次性投資成本、更換成本、運(yùn)維成本等信息，增設(shè)多種儲(chǔ)能和光伏方案，結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓赓Y源情況，通過(guò)軟件計(jì)算，最終選定增設(shè)光伏發(fā)電100 kW，電池儲(chǔ)能100 kW。

4冷能控制運(yùn)行策略

本文能量控制運(yùn)行策略主要針對(duì)制冷工況下冷能的運(yùn)行控制展開(kāi)研究。由機(jī)組負(fù)荷和夏季負(fù)荷表可知，溴化鋰機(jī)組功率不足以滿(mǎn)足供冷需求，不足部分由冰蓄冷和制冷機(jī)提供。因?yàn)槟茉凑舅诘貐^(qū)實(shí)行峰谷電價(jià)，所以夜間低價(jià)蓄冷，日間融冰供冷是十分經(jīng)濟(jì)的方法，不足的冷需求用溴冷機(jī)和電制冷機(jī)提供。具體控制運(yùn)行策略如圖2所示。

23：00～8：00：電制冷進(jìn)行冰蓄冷，達(dá)到最大蓄冷量。

8：00～11：00：溴化鋰機(jī)組額定負(fù)荷制冷，不足部分由融冰供冷。

11：00～13：00：電價(jià)為谷價(jià)，改用電制冷滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，不足部分由融冰供冷。

13：00～18：00：溴化鋰機(jī)組額定負(fù)荷制冷，不足部分由制冷機(jī)和融冰制冷提供，保證融冰全部使用。

微網(wǎng)處于并網(wǎng)狀態(tài)，光伏發(fā)電系統(tǒng)最大輸出，自發(fā)自用，內(nèi)燃機(jī)發(fā)電隨溴冷機(jī)負(fù)荷需求變工況調(diào)節(jié)，能源站總發(fā)電有余電就上網(wǎng)。圖2是在設(shè)定負(fù)荷下的運(yùn)行方式，如果隨著天氣變化，冷負(fù)荷需求下降，冷能控制運(yùn)行遵循以下原則：

由于峰谷電價(jià)存在，優(yōu)先使用冰蓄冷；

其次使用溴化鋰機(jī)組制冷；

使用平峰電價(jià)時(shí)的電制冷。

5結(jié)論

在已有的某分布式能源的基礎(chǔ)上，通過(guò)Homer仿真，計(jì)算出最合理的光伏和蓄電池容量配置，在峰谷電價(jià)的形勢(shì)下，采用最經(jīng)濟(jì)的谷價(jià)蓄冷，峰價(jià)融冰，溴化鋰與電制冷相互結(jié)合的方式運(yùn)行，達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。

2017年6月綠色科技第12期

柯冬冬，等：基于Homer的分布式能源站配置及冷能控制運(yùn)行策略研究

能源及節(jié)能

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