《工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)》背景和意義實(shí)際項(xiàng)目工程典型結(jié)構(gòu)4

目錄研究工作3

2

1

近年來(lái)

，

隨著我國(guó)供用能形態(tài)的變化

，供用能設(shè)施分散規(guī)劃、條塊分割管理、互不協(xié)調(diào)運(yùn)行的弊端凸顯

，亟需新模式的統(tǒng)領(lǐng)。終端能源轉(zhuǎn)換利

用技術(shù)的進(jìn)步以及信息采集傳輸、大規(guī)模計(jì)算分析成本的降低為跨越多

時(shí)空尺度的多能源供用能鏈條縱向（階段）與橫向（范圍）集成優(yōu)化提供了條件。地域能源分布情況?

中國(guó)資源分布不均衡（西

多東少、北多南少）煤炭：北部占87%

，西部占

52%；石油（陸上）

：東北和華

北占52%

，西北占35%；天然氣（陸上）

：西北占

43%

，華北和東北占12%；水能：西南占67.8%

，中南

占15.5%。u

我國(guó)自然資源稟賦與經(jīng)濟(jì)中心呈現(xiàn)逆向分布。

同時(shí)

，

高滲透率可再生能源

大規(guī)模并網(wǎng)、

電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用

、

區(qū)域某著名企業(yè)互聯(lián)規(guī)模不斷擴(kuò)大。【研究背景】

在供用能系統(tǒng)自身矛盾和外部技術(shù)進(jìn)步內(nèi)外因素的綜合作用下，多能互補(bǔ)集成優(yōu)化成為我國(guó)能源革命的重要抓手和突破口，是未來(lái)能源發(fā)展轉(zhuǎn)型變革的方向。面向終端用戶(hù)電、熱、冷、氣等多種用能需求，以常規(guī)能源和新能源協(xié)同高效利用為特征的園區(qū)級(jí)綜合能源系統(tǒng)是其中重要的一環(huán)。典型區(qū)域能源系統(tǒng)用能需求及能源架構(gòu)典型區(qū)域?制造業(yè)園區(qū)/

高新區(qū)

/

技術(shù)

開(kāi)發(fā)區(qū)?學(xué)校/大學(xué)城?數(shù)據(jù)中心?綜合商業(yè)區(qū)?建筑群-醫(yī)院/酒店/寫(xiě)字樓?海島能源架構(gòu)?

市電?天然氣?柴油機(jī)?余熱利用

?光伏?風(fēng)電?儲(chǔ)電?儲(chǔ)冷?儲(chǔ)熱用能需求?

電：照明/

生產(chǎn)用電/生

活用電?熱：供暖/

生活熱水?冷：中央

空調(diào)/其它冷

負(fù)荷【研究背景】u系統(tǒng)模式：

園區(qū)綜合能源系統(tǒng)是面向終端用戶(hù)電、

熱、

冷

、

氣等多種用能需求

，

因地制宜、

統(tǒng)籌開(kāi)發(fā)、

互補(bǔ)利用傳統(tǒng)

能源和新能源

，

優(yōu)化布局建設(shè)一體化集成供能基礎(chǔ)設(shè)施

，

通

過(guò)天然氣熱電冷三聯(lián)供、分布式可再生能源和能源智能微網(wǎng)

等方式

，實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同供應(yīng)和能源綜合梯級(jí)利用?！狙芯恳饬x】u園區(qū)綜合能源系統(tǒng)是構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)智慧能源系統(tǒng)的

重要任務(wù)之一

，對(duì)于清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。04提高綜合能源系統(tǒng)效率01提高能源供需協(xié)調(diào)能力03減少棄風(fēng)、棄光、棄水限電推動(dòng)能源清潔生產(chǎn)和就近消納【研究意義】02【研究意義】u工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)任務(wù)：1）

在新城鎮(zhèn)、新產(chǎn)業(yè)園區(qū)、新建大型公用設(shè)施、

商務(wù)區(qū)和海島地區(qū)等新增用能區(qū)域

，加強(qiáng)終端供能系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃和一體化建設(shè)

，

因地制宜實(shí)施傳統(tǒng)能源與分布式能源協(xié)同開(kāi)發(fā)利用

，優(yōu)化布局電力、燃?xì)狻崃?、供冷、供水?/p>

廊等基礎(chǔ)設(shè)施

，通過(guò)天然氣熱電冷三聯(lián)供、分布式可再生能源和能源智能微

網(wǎng)等方式實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)和協(xié)同供應(yīng)

，為用戶(hù)提供高效智能的能源供應(yīng)和相關(guān)

增值業(yè)務(wù)

，

同時(shí)實(shí)施能源需求側(cè)管理。2）

在既有產(chǎn)業(yè)園區(qū)、大型公共建筑、居民小區(qū)等集中用能區(qū)域

，

實(shí)施供能系統(tǒng)能源綜合梯級(jí)利用改造

，推廣應(yīng)用上述供能模式

，

同時(shí)加強(qiáng)余熱、余壓以及工業(yè)副產(chǎn)品、生活垃圾等能源資源回收和綜合利用。u工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)目標(biāo)：1）

2016年

，在已有相關(guān)項(xiàng)目基礎(chǔ)上

，推

動(dòng)項(xiàng)目升級(jí)改造和系統(tǒng)整合

，啟動(dòng)第一批

示范工程建設(shè)?！笆?/p>

”期間

，建成國(guó)

家級(jí)終端一體化集成供能示范工程20項(xiàng)以

上

，

國(guó)家級(jí)風(fēng)光水火儲(chǔ)多能互補(bǔ)示范工程

3項(xiàng)以上。2）

到2020年

，各省新建產(chǎn)業(yè)園區(qū)采用終

端一體化集成供能系統(tǒng)比例達(dá)到50%左右

,既有產(chǎn)業(yè)園區(qū)實(shí)施能源綜合梯級(jí)利用改

造的比例達(dá)到30%左右?！狙芯恳饬x】背景和意義實(shí)際工程項(xiàng)目典型結(jié)構(gòu)4

目錄研究工作3

2

1

1.中德生態(tài)園科技項(xiàng)目

中德生態(tài)園位于山東青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)國(guó)際生態(tài)智慧城內(nèi)，定義為高端生態(tài)示范區(qū)、技術(shù)創(chuàng)新先導(dǎo)區(qū)，高端產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。其中分布式能源站滿(mǎn)足幸福社區(qū)供熱、德國(guó)中心南區(qū)和北區(qū)供冷供熱

,采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”

的并網(wǎng)模式。

圍繞園區(qū)綜合能源系統(tǒng)

，

已有多個(gè)實(shí)際示范工程

，進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用?！臼痉豆こ獭?.中德生態(tài)園科技項(xiàng)目技術(shù)方案

中德生態(tài)園系統(tǒng)以燃?xì)饫錈犭姺植际侥茉醇夹g(shù)為核心，采用2臺(tái)625kW的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)和1臺(tái)1358kW的余熱鍋爐，結(jié)合1臺(tái)406kW的地源熱泵、

1臺(tái)1711kW螺桿式水冷冷水機(jī)組、

3臺(tái)20t/h燃?xì)鉄崴仩t及1臺(tái)1200kW熱水

溴冷機(jī)等設(shè)備構(gòu)成整體方案。

按照能源規(guī)劃，在中德生態(tài)園區(qū)共建設(shè)6+1個(gè)分布式能源站，分布式能源站的位置的設(shè)置基本按照供能分區(qū)考慮和建設(shè)進(jìn)度規(guī)劃，在每一個(gè)供能分區(qū)區(qū)塊的負(fù)荷中心規(guī)劃設(shè)置一個(gè)分布式能源站；在項(xiàng)目的中心規(guī)劃設(shè)置一個(gè)區(qū)域分布式

能源站?！臼痉豆こ獭?.北京燃?xì)饧瘓F(tuán)指揮調(diào)度中心大樓

北京燃?xì)饧瘓F(tuán)指揮調(diào)度中心大樓（簡(jiǎn)稱(chēng)燃?xì)獯髽牵┪挥诒本┦形髦遍T(mén)南小街官園青年宮北側(cè)，是北京市天然氣管網(wǎng)的監(jiān)控和調(diào)度中心，同時(shí)具備天然氣用戶(hù)報(bào)裝、報(bào)修、

IC卡結(jié)算以及輔助辦公等多項(xiàng)功能的建筑。大樓建

筑面積32800m2，建筑物高度42m

，

地上十層，地下二層。

圍繞園區(qū)綜合能源系統(tǒng)

，

已有多個(gè)實(shí)際示范工程

，進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用。【示范工程】

北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)在新建的指揮調(diào)度中心大樓建設(shè)以天然氣為燃料的燃?xì)獍l(fā)電、供熱、供冷的三聯(lián)供系統(tǒng)，滿(mǎn)足大樓用電、采暖、空調(diào)的需要。建成后的北京燃?xì)獯髽侨?lián)供系統(tǒng)是北京的首個(gè)三聯(lián)供示范項(xiàng)目。該項(xiàng)目于2003年建成,從2004年8月試運(yùn)行成功以后，一直運(yùn)行穩(wěn)定，確保了北京燃?xì)獯髽窃诳照{(diào)、采暖季的全部冷、熱、電能源供應(yīng)。

燃?xì)獯髽侨?lián)供系統(tǒng)采用2臺(tái)（725kW、480kW）燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，分別與2臺(tái)（200萬(wàn)大卡、

100萬(wàn)大卡）煙氣熱水型余熱直燃機(jī)直接對(duì)接，在天

然氣做功發(fā)電的同時(shí)產(chǎn)生余熱。其中，煙氣（約460℃)通過(guò)三通閥（調(diào)節(jié)型

)進(jìn)入余熱直燃機(jī)的高器，作為余熱直燃機(jī)的高；缸套水在夏季進(jìn)入余熱直燃機(jī)的低器，在冬季進(jìn)入板式換熱器與供熱回水換熱。通過(guò)余熱直燃機(jī)在夏季產(chǎn)生7～12℃的冷水，在冬季產(chǎn)生50～60℃的。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)優(yōu)先利用煙氣和缸套水中的熱量滿(mǎn)足大樓冷、熱負(fù)荷的需要，如果余熱量不夠，將采用余熱直燃機(jī)組補(bǔ)燃解決。.北京燃?xì)饧瘓F(tuán)指揮調(diào)度中心大樓技術(shù)方案【示范工程】23.北京高速鐵路南站CCHP項(xiàng)目

北京南站能源中心供能范圍為14萬(wàn)平米，包括12萬(wàn)平米的站房面積和2萬(wàn)平米左右的寫(xiě)字樓，設(shè)計(jì)冷負(fù)荷12500kW，設(shè)計(jì)熱負(fù)荷12000kW

，北京南站冷熱電三聯(lián)供技術(shù)的應(yīng)用通過(guò)能源的梯級(jí)利用使天然氣的最高使用效率從50%提高到90%以上，可滿(mǎn)足北京南站總用電量的48.7%。

圍繞園區(qū)綜合能源系統(tǒng)

，

已有多個(gè)實(shí)際示范工程

，進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用?！臼痉豆こ獭?/p>

南站能源供應(yīng)方式采用：燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)與污水熱泵相結(jié)合的能源系統(tǒng),動(dòng)力站采用2臺(tái)1570kW的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，與兩臺(tái)1620kW的煙氣熱水型余熱吸收式空調(diào)機(jī)組直接對(duì)接。能源站總投資7000多萬(wàn)元。南站主站房屋頂大面積采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，總裝機(jī)容量300kW，投資約5000萬(wàn)元。

在夏季，天然氣發(fā)電承擔(dān)基本電力負(fù)荷，不足部分由市電提供，發(fā)電煙氣和部分缸套水余熱進(jìn)入煙氣熱水吸收機(jī)制冷，不足的冷量由污水源熱泵提供，吸收

機(jī)利用后的低進(jìn)入煙氣熱回收器，換出熱水和發(fā)電機(jī)缸套水一塊送入站

外辦公樓除濕系統(tǒng)的再生器；在冬季，煙氣吸收機(jī)按照熱泵模式運(yùn)行，回收煙

氣冷凝熱回收器回收的冷凝熱，不足部分由污水源熱泵提供。.北京高速鐵路南站項(xiàng)目技術(shù)方案【示范工程】3CCHP4.長(zhǎng)沙黃花國(guó)際機(jī)場(chǎng)能源中心

長(zhǎng)沙黃花國(guó)際機(jī)場(chǎng)分布式能源站項(xiàng)目是湖南省第一個(gè)分布式能源項(xiàng)目，也是我國(guó)民航系統(tǒng)第一個(gè)采用BOT方式建設(shè)的能源供應(yīng)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了分布式能源從項(xiàng)目開(kāi)發(fā)到設(shè)計(jì)、建設(shè)、商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的一體化服務(wù)模式。

圍繞園區(qū)綜合能源系統(tǒng)

，

已有多個(gè)實(shí)際示范工程

，進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用?！臼痉豆こ獭?/p>

分布式能源站主要為15.4萬(wàn)m2新建航站樓提供全年冷、熱以及部分電力供應(yīng)。能源站采用以燃?xì)饫錈犭姺植际侥茉醇夹g(shù)為核心，結(jié)合常規(guī)直燃機(jī)、離心式電制冷機(jī)組、燃?xì)忮仩t、熱泵及冰蓄冷（二期工程）等先進(jìn)能源技術(shù)。設(shè)計(jì)總規(guī)模為27MW制冷量，

18MW制熱量和2×1160KW發(fā)電量。能源站一期配備2×1160kW的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組、2×4652kW的煙氣熱水型余熱直燃機(jī)、

1×4652kW的燃?xì)庵比紮C(jī)、2×4571kW水冷離心式制冷機(jī)組、1×2.8MW燃?xì)鉄崴仩t。發(fā)電機(jī)所發(fā)電力采用并網(wǎng)不上網(wǎng)的方式運(yùn)行，供給能源站及黃花機(jī)場(chǎng)新航站樓。

黃花機(jī)場(chǎng)分布式能源站實(shí)現(xiàn)了能源的梯級(jí)利用，先將燃?xì)馊紵a(chǎn)生的高轉(zhuǎn)化為高品位的電能，然后再將發(fā)電后的中低品位熱能回收利用，用于航站樓的冷熱供應(yīng)。與常規(guī)能源供應(yīng)方式相比，一次能源節(jié)能率約41%，年節(jié)約標(biāo)

煤3640噸，年二氧化碳減排量為8956噸。.長(zhǎng)沙黃花國(guó)際機(jī)場(chǎng)

項(xiàng)目技術(shù)方案【示范工程】4

CCHP5.廣州大學(xué)城分布能源項(xiàng)目

廣州大學(xué)城能源站項(xiàng)目位于廣州市番禺區(qū)南村鎮(zhèn)，與廣州大學(xué)城一江之隔，占地面積11萬(wàn)平方米，是廣州大學(xué)城配套建設(shè)項(xiàng)目，為廣州大學(xué)城18平方公里區(qū)域提供冷、熱、電三聯(lián)供，也是全國(guó)最大的分布式

能源站。

圍繞園區(qū)綜合能源系統(tǒng)

，

已有多個(gè)實(shí)際示范工程

，進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用?！臼痉豆こ獭?/p>

一期項(xiàng)目包括LNG燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組及配套設(shè)施、熱水制備站、冷凍站等。能源站以天然氣為一次能源，通過(guò)燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組發(fā)電。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組發(fā)電工作原理是由兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)和一臺(tái)發(fā)電機(jī)組成--兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)燃機(jī)效率可達(dá)39%，排出的479℃煙氣進(jìn)入余熱鍋爐循環(huán)利用。余熱鍋爐再生產(chǎn)出蒸汽供應(yīng)給汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。發(fā)電后的尾部煙氣余熱再生產(chǎn)

高，制造生活熱水和空調(diào)冷凍水。.廣州大學(xué)城分布能源項(xiàng)目技術(shù)方案【示范工程】56.廊坊市新朝陽(yáng)泛能微網(wǎng)項(xiàng)目

廊坊市新朝陽(yáng)泛能微網(wǎng)共包含4個(gè)用戶(hù)：熱力三處、華航、新朝陽(yáng)和樂(lè)晟，服務(wù)面積共40萬(wàn)平方米，微網(wǎng)充分利用原有用戶(hù)的設(shè)備，并在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化重組，實(shí)現(xiàn)各個(gè)用戶(hù)的互聯(lián)互通、能量的傳輸、調(diào)配和交易。

圍繞園區(qū)綜合能源系統(tǒng)

，

已有多個(gè)實(shí)際示范工程

，進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用?！臼痉豆こ獭?/p>

設(shè)置一座分布式能源站，地下獨(dú)立布置，減少噪音、振動(dòng)等影響。與簡(jiǎn)單煤改氣相比，泛能網(wǎng)建成后每年可實(shí)現(xiàn)Nox減排7150噸，SO2減排3360噸，粉

塵減排2860噸。

能源站設(shè)兩臺(tái)功率為800kW的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組和1臺(tái)2100kW的余熱鍋爐，發(fā)電機(jī)出口電壓0.4kV，升壓后通過(guò)10kV電力電纜分別接入熱力三處原有變配

電間兩段10kV母線(xiàn)。

在冬季工況下，熱力三處燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)余熱和燃?xì)忮仩t產(chǎn)蒸汽為區(qū)域提供主熱源

,除滿(mǎn)足自身需求外，供給華航和樂(lè)晟商城供熱，新朝陽(yáng)項(xiàng)目由于采用蓄熱電

鍋爐，可以根據(jù)運(yùn)行時(shí)段的成本來(lái)選擇給自己供熱或利用熱力三處的熱源。

夏季，樂(lè)晟和新朝陽(yáng)采用電制冷+蓄冰供冷，運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性明顯好于燃?xì)忮仩t+蒸汽溴冷機(jī)，滿(mǎn)足新朝陽(yáng)、樂(lè)晟、熱力三處的供冷需求，不足部分由熱力三處的蒸汽溴冷機(jī)補(bǔ)充。.廊坊市新朝陽(yáng)泛能微網(wǎng)項(xiàng)目技術(shù)方案【示范工程】67.某機(jī)場(chǎng)航站樓供能系統(tǒng)

圍繞園區(qū)綜合能源系統(tǒng)

，

已有多個(gè)實(shí)際示范工程

，進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用?！臼痉豆こ獭?.蘇州協(xié)鑫工研院六位一體“項(xiàng)目

綜合利用天然氣熱電冷聯(lián)產(chǎn)、太陽(yáng)能、風(fēng)能、低位熱能、儲(chǔ)能多種能源形成工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)，通過(guò)多種能源之間的有機(jī)結(jié)合和相互轉(zhuǎn)換，最經(jīng)濟(jì)、高效、可靠、環(huán)保地提供用戶(hù)的能源供應(yīng)方式，如電能、采暖、制冷、生活熱水、蒸汽

等。

圍繞園區(qū)綜合能源系統(tǒng)

，

已有多個(gè)實(shí)際示范工程

，進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用?！臼痉豆こ獭俊?.蘇州”六位一體“項(xiàng)目能源控制調(diào)度策略

能源使用調(diào)度遵循”安全有限、低碳優(yōu)先、經(jīng)濟(jì)優(yōu)先、需求優(yōu)先”的五大原則

,實(shí)現(xiàn)能源安全、清潔、高效、低碳利用，全面提升能源品質(zhì)。經(jīng)濟(jì)優(yōu)先通過(guò)不同能源經(jīng)濟(jì)測(cè)算模型，優(yōu)選最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式低碳優(yōu)先風(fēng)能、光伏發(fā)電等清潔能源首先利用，”自發(fā)自用、余電上網(wǎng)效率優(yōu)先以熱定電，梯級(jí)利用，充分利用余熱資源，提高=能源利用效率需求優(yōu)先優(yōu)先調(diào)控需求側(cè)用戶(hù)，保證電源側(cè)穩(wěn)定安全優(yōu)先微某著名企業(yè)調(diào)度首先需保證微某著名企業(yè)接入系統(tǒng)和自身的安全運(yùn)行【示范工程】

因地制宜，創(chuàng)新機(jī)制。本項(xiàng)目在可再生能源貧乏的城市某著名企業(yè)實(shí)施，選擇多種新能源功能的微某著名企業(yè)方式，提高能源消耗清潔指數(shù)高，電價(jià)承受能力強(qiáng)的工業(yè)園區(qū)、建筑物實(shí)施，有積極推廣意義；

多能互補(bǔ)，自成一體。通過(guò)智能調(diào)度管理，優(yōu)先低碳調(diào)度，以光伏、風(fēng)力優(yōu)先

,多余能源進(jìn)行儲(chǔ)存，需求側(cè)相應(yīng)，降負(fù)荷削峰；能效調(diào)度，以熱定電；探索

園區(qū)微網(wǎng)的抗擾動(dòng)性能力研究，為示范推廣積累經(jīng)驗(yàn)；

技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。采用多種分布式新能源供能，智能調(diào)度，符合政策對(duì)新

能源扶持；

典型示范、廣。項(xiàng)目為實(shí)施結(jié)合了風(fēng)電、光電、天然氣分布式供能及儲(chǔ)

能，采用模塊化典型設(shè)計(jì)，作為探索新能源園區(qū)微某著名企業(yè)應(yīng)用推廣項(xiàng)目研究。8

一體“項(xiàng)目推廣意義【示范工程】.蘇州協(xié)鑫”六位9.欣旺達(dá)博羅工業(yè)園區(qū)項(xiàng)目

項(xiàng)目集研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售等于一體，產(chǎn)品涵蓋手機(jī)數(shù)碼、筆記本電腦、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車(chē)、大型電動(dòng)汽車(chē)、光伏儲(chǔ)能動(dòng)力電池模組和精密結(jié)構(gòu)件、高端觸摸屏及相關(guān)上下游產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品。項(xiàng)目規(guī)劃分三期建設(shè)，一期已建成投產(chǎn)。預(yù)計(jì)三期全面建成后用工可達(dá)2萬(wàn)多人，年產(chǎn)值500億元，年創(chuàng)稅18億元

圍繞園區(qū)綜合能源系統(tǒng)

，

已有多個(gè)實(shí)際示范工程

，進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究及工程應(yīng)用?！臼痉豆こ獭啃劳_(dá)博羅工業(yè)園區(qū)結(jié)構(gòu)：風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)和冷熱聯(lián)供系統(tǒng)【示范工程】9.9.欣旺達(dá)博羅工業(yè)園區(qū)結(jié)構(gòu)：風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)和冷熱聯(lián)供系統(tǒng)

風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)：負(fù)責(zé)園區(qū)重要電負(fù)荷的電能供應(yīng)。冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)：

(1)調(diào)控燃?xì)鈾C(jī)滿(mǎn)足風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)的額外電功率需求：

(2)利用剩余的可調(diào)度功率

,盡可能地滿(mǎn)足園區(qū)的冷／熱負(fù)荷需求?！臼痉豆こ獭勘尘昂鸵饬x實(shí)際工程項(xiàng)目典型結(jié)構(gòu)4

目錄研究工作3

2

1

綜合能源系統(tǒng)集冷/熱/電/氣多

種能源的生產(chǎn)、輸送、分配、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)于一體，是一個(gè)冷/熱/電/氣等多種能流相互耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)可再生能源和負(fù)荷的波動(dòng)性，系統(tǒng)內(nèi)可能存在多利益主體，使得能量供需平衡的調(diào)控變得相

當(dāng)復(fù)雜。傳統(tǒng)集中式的

EMS管理系統(tǒng)難以滿(mǎn)足綜合能源系統(tǒng)

協(xié)同互補(bǔ)與多利益主體的要求，因而需要研究“分布自治”和“集中協(xié)調(diào)”的分層分布式的協(xié)調(diào)控制方法。。【3.1工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制業(yè)務(wù)綜述】工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法總體圖n

1.綜合能源提供商n

工業(yè)園區(qū)內(nèi)綜合能源提供商負(fù)責(zé)工業(yè)園區(qū)內(nèi)的供冷、供熱、供電、供氣等以及其他輔助服務(wù)

，以獲取收益。綜合能源提供商通常會(huì)配置光伏、風(fēng)機(jī)、CCHP

發(fā)電等分布式發(fā)電設(shè)備以及蓄冷、

蓄熱、

電儲(chǔ)能等儲(chǔ)能設(shè)備

，相當(dāng)于一個(gè)集成的綜合能

源發(fā)供能單元。綜合能源提供商將自身供發(fā)部分提供給園區(qū)內(nèi)的廠區(qū)用戶(hù)

，供電不足時(shí)可通過(guò)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)向外界某著名企業(yè)公司購(gòu)電

，但不可超過(guò)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)最大值允。

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制業(yè)務(wù)的涉及到主要參與方，包括某著名企業(yè)

公司、園區(qū)綜合能源提供商、園區(qū)工廠用戶(hù)、需求響應(yīng)聚集商、以及監(jiān)管者等，如圖所示，各業(yè)務(wù)角色的主要職能分析如下。【3.1工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制業(yè)務(wù)綜述】n

2.工廠用戶(hù)n

工廠用戶(hù)是從綜合能源提供商接收能源供應(yīng)的一方

，是綜合能源提供商的主要服

務(wù)對(duì)象

，具有冷、

熱、

電、氣的需求。按照需求響應(yīng)互動(dòng)響應(yīng)能力可劃分為：

柔

性負(fù)荷用戶(hù)和剛性負(fù)荷用戶(hù)。其中

，柔性負(fù)荷用戶(hù)可在電力負(fù)荷高峰時(shí)，

改變自

身的用電、用能行為習(xí)慣

，負(fù)荷響應(yīng)

DR

和

IDR

事件

，來(lái)實(shí)現(xiàn)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)

內(nèi)的供能平衡

，起到削峰填谷、輔助備用的功能。與此同時(shí)，

互動(dòng)用戶(hù)可在響應(yīng)

過(guò)程中

，獲得一定的互動(dòng)補(bǔ)償。n

1.綜合能源提供商n

綜合能源提供商通過(guò)

CCHP、燃?xì)忮仩t、冰蓄冷系統(tǒng)等產(chǎn)熱、產(chǎn)冷并通過(guò)園區(qū)內(nèi)鋪設(shè)的熱力管道、

冷水管道提供給工廠用戶(hù)使用。綜合能源提供商負(fù)責(zé)監(jiān)控工業(yè)園

區(qū)內(nèi)某著名企業(yè)、

熱網(wǎng)、

冷網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)

，保障工業(yè)園區(qū)類(lèi)各類(lèi)能源的供需平衡，

為用

戶(hù)提供服務(wù)

，獲取收益

，發(fā)布負(fù)荷需求。其主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)為安裝在綜合能源提供

商主站的綜合能源管理系統(tǒng)?！?.1工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制業(yè)務(wù)綜述】n

4.監(jiān)管者n出于公平、公正考量

，需要引入第三方監(jiān)管機(jī)構(gòu)

，其獨(dú)立于綜合能源提供商、

電

網(wǎng)公司、

工廠用戶(hù)、需求響應(yīng)聚集商等

，在國(guó)內(nèi)通常為政府所設(shè)監(jiān)督機(jī)構(gòu)部門(mén)。

由于涉及到冷、

熱、

電、氣等多能間的生產(chǎn)、分配、輸送、

交程

，涉及到

多方利益，

為了保證各方公平、公正地參與協(xié)調(diào)控制業(yè)務(wù)

，需要對(duì)該過(guò)程中參與方的行為進(jìn)行監(jiān)管。n

5.需求響應(yīng)聚集商n

需求響應(yīng)聚集商

，負(fù)責(zé)將工業(yè)園區(qū)內(nèi)分散并且不滿(mǎn)足最小需求響應(yīng)互動(dòng)參與量約

束的用戶(hù)的需求響應(yīng)可調(diào)資源聚合起來(lái)

，進(jìn)行打包管理。

工廠用戶(hù)可以需求響應(yīng)

聚集商的服務(wù)情況、經(jīng)營(yíng)狀況、價(jià)格高低等方面選擇合適的需求響應(yīng)聚集商。n

3.外界某著名企業(yè)公司n

外界某著名企業(yè)公司負(fù)責(zé)向園區(qū)綜合能源提供商提供電能。

當(dāng)綜合能源提供商的自發(fā)電量無(wú)法滿(mǎn)足園區(qū)內(nèi)工廠用戶(hù)需求時(shí)

，外界某著名企業(yè)公司負(fù)責(zé)向其輸送缺額的電能?！?.1工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制業(yè)務(wù)綜述】u工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的功能需求主要包括工廠能源優(yōu)化管

理、互動(dòng)響應(yīng)資源管理、

園區(qū)內(nèi)能源優(yōu)化管理、事件管理、綜合能效管理等

五類(lèi)功能

，如表所示

，具體描述分析如下?！?.1工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制業(yè)務(wù)綜述】工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制功能需求u1)工廠能源優(yōu)化管理。應(yīng)能為工廠用戶(hù)提供該工廠內(nèi)冷、熱、

電、氣

等多能信息的采集與監(jiān)測(cè)、工廠負(fù)荷預(yù)測(cè)、工廠所裝風(fēng)機(jī)、光伏等新能

源發(fā)電出力預(yù)測(cè)、工廠內(nèi)可控資源的優(yōu)化計(jì)算與管理、互動(dòng)可調(diào)能力的上報(bào)

。工廠能量?jī)?yōu)化管理應(yīng)根據(jù)所采信息對(duì)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)、可再生能源出力

進(jìn)行預(yù)測(cè)

，并制定切實(shí)可行的優(yōu)化控制策略。在工業(yè)園區(qū)內(nèi)峰值較高

，需要需求響應(yīng)互動(dòng)時(shí)

，工廠用戶(hù)應(yīng)將自身的互動(dòng)可調(diào)能力進(jìn)行上報(bào)

，參與需求響應(yīng)互動(dòng)

，以獲得需求響應(yīng)互動(dòng)補(bǔ)償。u2)互動(dòng)響應(yīng)資源管理。應(yīng)能對(duì)綜合能源提供商側(cè)和工廠用戶(hù)側(cè)的資源進(jìn)行

管理。對(duì)工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)內(nèi)的需求信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。掌握工業(yè)園區(qū)

內(nèi)需求響應(yīng)市場(chǎng)的實(shí)時(shí)變化

，如不同的需求響應(yīng)聚集商所提供的響應(yīng)量、

響

應(yīng)報(bào)價(jià)、

響應(yīng)合同的變化等

，

同時(shí)對(duì)工廠用戶(hù)側(cè)的靈活互動(dòng)響應(yīng)資源進(jìn)行掌握并實(shí)時(shí)更新?！?.1工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制業(yè)務(wù)綜述】u3)工業(yè)園區(qū)多能優(yōu)化管理。應(yīng)能為園區(qū)綜合能源提供商提供該工業(yè)園區(qū)內(nèi)

冷、熱、

電、氣等多能信息的采集與監(jiān)測(cè)、工業(yè)園區(qū)負(fù)荷預(yù)測(cè)、綜合能

源商側(cè)所裝風(fēng)機(jī)、光伏等新能源發(fā)電出力預(yù)測(cè)、工業(yè)園區(qū)內(nèi)可控資源的優(yōu)化

計(jì)算、

某著名企業(yè)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的峰值監(jiān)控。工業(yè)園區(qū)多能優(yōu)化管理管理應(yīng)根據(jù)配電終端

、冷熱終端所采集信息對(duì)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)、可再生能源出力進(jìn)行預(yù)測(cè)

，并制定

切實(shí)可行的優(yōu)化控制策略。在工業(yè)園區(qū)內(nèi)峰值較高

，工業(yè)園區(qū)與上級(jí)某著名企業(yè)的

聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的峰值功率可能越限的情況下

，采用自身直調(diào)電儲(chǔ)能或要求工廠用戶(hù)

參與需求響應(yīng)項(xiàng)目平抑負(fù)荷波動(dòng)

，保障工業(yè)園區(qū)內(nèi)的多能功率供需平衡。u4)事件管理。應(yīng)實(shí)現(xiàn)根據(jù)需求響應(yīng)互動(dòng)機(jī)制方案對(duì)需求響應(yīng)事件進(jìn)行管理

,綜合考慮綜合能源提供商側(cè)和工廠用戶(hù)側(cè)的資源

，對(duì)工業(yè)園區(qū)綜合能源系

統(tǒng)的需求響應(yīng)方案的制定、發(fā)布、互動(dòng)量的認(rèn)取、互動(dòng)量的執(zhí)行、需求響應(yīng)評(píng)估結(jié)算等功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。【3.1工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制業(yè)務(wù)綜述】在理想情況下，工廠用戶(hù)、園區(qū)綜合能源提供商側(cè)的配電終端、冷熱

終端等監(jiān)控設(shè)備均可對(duì)冷、熱、電、

氣的狀態(tài)信息進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤的采集，

雙方配置的能源優(yōu)化管理系統(tǒng)對(duì)多能

負(fù)荷、可再生能源出力等作出準(zhǔn)確無(wú)

誤的預(yù)測(cè)分析，負(fù)荷側(cè)用能不產(chǎn)生較

大波動(dòng)。此種情況下，工廠用戶(hù)、綜

合能源提供商均各自按照自身利益最

大化的目標(biāo)執(zhí)行，此時(shí)無(wú)需需求響應(yīng)

項(xiàng)目的執(zhí)行與發(fā)布。u5)能效管理。應(yīng)對(duì)工廠用戶(hù)、綜合能源提供商的用能情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)

，并根據(jù)各自用能情況進(jìn)行能效分析與診斷

，提出提升能效的合理化建議與策略?！?.1工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制業(yè)務(wù)綜述】工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的體系架構(gòu)圖工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)集冷/熱/電/氣多種能源的生產(chǎn)、輸送、分配、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)于一體。工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)包含電力系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)等子能源系統(tǒng)多種能源的耦合度較強(qiáng)，以及各類(lèi)能源的生產(chǎn)設(shè)備、轉(zhuǎn)換設(shè)備、消費(fèi)設(shè)備等設(shè)備單元，設(shè)備種類(lèi)復(fù)雜。【3.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)模

型說(shuō)

明

光伏模型太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種最為常見(jiàn)

的分布式發(fā)電系統(tǒng)。光伏的出力大小

與太陽(yáng)光照強(qiáng)度、空氣清潔程度、設(shè)

備的運(yùn)行狀況、及光伏本身的

性能參數(shù)有關(guān)。當(dāng)光伏采用最大功率

柴油發(fā)電機(jī)模型柴油發(fā)電機(jī)也是目前綜合能源系統(tǒng)中常

見(jiàn)的一種發(fā)電機(jī)，并且可起緊急事故備

用作用，并可為黑啟動(dòng)提供頻率支撐。

其模型描述了所消耗的燃料與輸出功率

間的數(shù)量關(guān)系。其出力特性可由下式進(jìn)

行描述。其中，F(xiàn)0是柴油發(fā)電機(jī)燃料曲線(xiàn)的截

距系數(shù)，F(xiàn)1是燃料曲線(xiàn)的截距，YDG是

柴油發(fā)電機(jī)的額定容量，

PDG為單臺(tái)柴

油發(fā)電機(jī)的實(shí)際出力。點(diǎn)跟蹤控制（MGCC）策略時(shí)，

其輸

出功率的大小可由下式表示其中：PPV

為光伏的實(shí)際出力，PSTC

為

標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件下的測(cè)試出力，

GAC

為

光照強(qiáng)度，GSTC為標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度，k是

數(shù)，TC為光伏發(fā)電的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)

工作，Tr為參考?！?.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)元件設(shè)備模型

產(chǎn)能設(shè)備模型模

型說(shuō)

明

風(fēng)機(jī)模型風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Wind

Turbine,WT)的輸出功率與其安裝的地點(diǎn)位置、風(fēng)速、海拔高速以及風(fēng)機(jī)自身的參數(shù)等因數(shù)有關(guān)。典型風(fēng)機(jī)的出力特性如圖所示。其輸出功率特性需將切入風(fēng)速、額定風(fēng)速、切出風(fēng)速等參數(shù)考慮入內(nèi)。若外界環(huán)境風(fēng)速小于

風(fēng)機(jī)的切入風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)不啟動(dòng)，無(wú)輸出。當(dāng)外界風(fēng)速介于切入風(fēng)速和切出風(fēng)速區(qū)間時(shí)，風(fēng)

機(jī)有輸出。當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速，小于切出風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)對(duì)外輸出近似為額定功率。若風(fēng)速

大于切出風(fēng)速時(shí)，將風(fēng)機(jī)切除。其輸出功率表達(dá)式如公式所示。其中，

PWT(vi)、

PWT(vi+1)為

對(duì)應(yīng)風(fēng)速大小vi與vi+1時(shí)的風(fēng)機(jī)的出力。【3.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)元件設(shè)備模型

產(chǎn)能設(shè)備模型模

型說(shuō)

明

燃?xì)廨啓C(jī)模型進(jìn)行發(fā)電的設(shè)備。按照功率容量大小

可劃分為：大中型燃?xì)廨啓C(jī)、輕型燃

氣輪機(jī)以及微燃機(jī)等。相較于傳統(tǒng)燃

煤火電機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的硫化物

、煙塵、氮氧化物更少。近年，隨著

環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電在發(fā)

電單元的占比不斷加大。其電出力與

輸入的天然氣熱值間的對(duì)應(yīng)關(guān)系模型

可表示如下其中，F(xiàn)PGU為輸入燃?xì)廨啓C(jī)的天然氣對(duì)

應(yīng)總熱值,

FPGU為輸入聯(lián)供機(jī)組的對(duì)應(yīng)

熱值，

為燃?xì)廨啓C(jī)的電出力值。

燃?xì)忮仩t模型燃?xì)忮仩t是一種典型的通過(guò)消耗輸入的

天然氣進(jìn)行產(chǎn)生熱能的設(shè)備。其熱出力

與輸入的天然氣熱值間的對(duì)應(yīng)關(guān)系模型

可表示如下：其中，F(xiàn)GB為輸入燃?xì)忮仩t的天然氣對(duì)

應(yīng)總熱值FGB為輸入燃?xì)忮仩t的對(duì)應(yīng)

熱值，為燃?xì)忮仩t的熱出力值?！?.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)元件設(shè)備模型

產(chǎn)能設(shè)備模型模

型說(shuō)

明

電制冷設(shè)備模型電制冷設(shè)備消耗電能為用戶(hù)提供冷能

,常用的制冷設(shè)備有家庭戶(hù)用空調(diào)、中央電空調(diào)等。其制冷量與輸入電能

之間的轉(zhuǎn)換效率間對(duì)應(yīng)關(guān)系可采用能

效比來(lái)進(jìn)行描述。需要注意的是，能

效比值與設(shè)備的運(yùn)行工況有關(guān)，并不

是固定值。其電-冷之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系可

表示為下式其中，

QEC為電制冷設(shè)備輸出的冷功率,

COPEC為電制冷設(shè)備的能效比，

PEC

為電制冷設(shè)備電功率。

電制熱設(shè)備模型電制熱設(shè)備消耗電能為用戶(hù)提供熱能

,其電能-冷量之間的轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)關(guān)系

可表示為公式：其中，

Q

HP

為電制熱設(shè)備輸出的熱功

率，

COPHP

為電制熱設(shè)備的能效比,

PHP為電制熱設(shè)備的電功率。

。【3.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)元件設(shè)備模型

轉(zhuǎn)換設(shè)備模型模

型說(shuō)

明

余熱鍋爐模型

吸收式制冷機(jī)模型吸收式制冷機(jī)利用某些具有特殊工質(zhì)

的制冷劑，通過(guò)該制冷機(jī)的氣化過(guò)程

吸收熱量，從而達(dá)到對(duì)外制冷的效果

。目前，常用的溴化鋰吸收式制冷就

是其中的一種典型代表，其通過(guò)回收

余熱進(jìn)行制冷，提供給用戶(hù)使用。其

吸收余熱與對(duì)外的制冷量間的關(guān)系可由下式進(jìn)行描述。率，

COPAC

為吸收式制冷機(jī)的熱冷比

,為吸收式制冷機(jī)輸入的熱功率。余熱鍋爐可將燃?xì)廨啓C(jī)廢氣中的熱量

進(jìn)行回收，并產(chǎn)生高或熱水，

是綜合能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用的

一個(gè)重要設(shè)備，其輸入的廢氣中的熱

量與產(chǎn)生的熱水及高中熱量的對(duì)應(yīng)關(guān)系可由下式表示。其中，

QWH

為余熱鍋爐輸出的熱功率，ηWH

為余熱鍋爐效率，

QWH

為余熱鍋

爐輸入的熱功率大小。

換熱器模型換熱器是將較高體的熱量傳送交換給較低體的一種設(shè)備。按照二者間交

換能量的流體的形式進(jìn)行劃分，主要可分為：煙氣式換熱器和蒸汽式換熱器。兩側(cè)高

低之間的交換關(guān)系可由下式進(jìn)行描述?！?.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)元件設(shè)備模型

轉(zhuǎn)換設(shè)備模型其中，為吸收式制冷機(jī)輸出的冷功模

型說(shuō)

明模

型說(shuō)

明

電儲(chǔ)能系統(tǒng)模型電儲(chǔ)能系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)能系統(tǒng)。目前，

電儲(chǔ)能系統(tǒng)的種類(lèi)很多，其基本的充、

放電功率、剩余容量模型可由下列公式表示。其中，

、為電儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電前后的剩余

能量，

σES

為電儲(chǔ)能系統(tǒng)的自損失率，PES,C

為電

儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電功率，

ηES,C

為電儲(chǔ)能系統(tǒng)的充

電效率，

PES,D

為電儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電功率，

ηES,C

為電儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電效率，γES,C

為電儲(chǔ)能系統(tǒng)最

大充電倍率，

γES,D

為電儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大放電倍率，

CapES

為電儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定容量，

WES,min，WES,max

電儲(chǔ)能系統(tǒng)的最小允和最大允

量?！?.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)元件設(shè)備模型

儲(chǔ)能設(shè)備模型儲(chǔ)能設(shè)備是綜合能源系統(tǒng)中一種重要的設(shè)備，可對(duì)能量在時(shí)間維度上進(jìn)行轉(zhuǎn)移。

一、當(dāng)前新

能源發(fā)電設(shè)備大量接入電力系統(tǒng)，儲(chǔ)能可有效平抑間歇性電源的波動(dòng)，

增強(qiáng)某著名企業(yè)的調(diào)峰、調(diào)

頻能力，促進(jìn)可再生能源的消納。二、減小電力系統(tǒng)負(fù)荷峰谷差的大小，提高電力設(shè)備的整

體利用率和使用年限，減緩相關(guān)設(shè)備的升級(jí)改造。

儲(chǔ)能設(shè)備模型模

型說(shuō)

明

蓄冷系統(tǒng)模型蓄冷系統(tǒng)也是一種常見(jiàn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)。通常，蓄冷系統(tǒng)可分為冰蓄冷系統(tǒng)和水蓄冷系統(tǒng)。水

蓄冷系統(tǒng)的造價(jià)相對(duì)較低，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，其缺點(diǎn)是占地面積較大，

而且舒適性也不如冰蓄冷

系統(tǒng)。較于水蓄冷系統(tǒng)，冰蓄冷系統(tǒng)的占地面積較小，適用于土地資源相對(duì)缺乏的用戶(hù)，

并且可以與低技術(shù)相結(jié)合，明顯降低室內(nèi)空氣濕度，提高人體舒適度。目前，冰蓄

冷系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用與一些高檔賓館及辦公大樓。典型的冰蓄冷系統(tǒng)由雙工況主機(jī)、基載主

機(jī)、蓄冰池及相應(yīng)的水循環(huán)系統(tǒng)組成。其中，雙工況主機(jī)既可制冷，又可制冰，但不可同

時(shí)工作在兩種模式下，其處在制冷模式下的效率較一般的基載主機(jī)略低?；d主機(jī)的作用

是：當(dāng)雙工況主機(jī)處于制冰模式時(shí)，其負(fù)責(zé)制冷供給冷負(fù)荷。蓄冰池負(fù)責(zé)將制好的冰進(jìn)行

存儲(chǔ)，當(dāng)需要融冰釋冷時(shí)，其可供給相應(yīng)的冷能。其中，

Q

IS,ice為雙工況制冷機(jī)的制冰冷功率COPIS,ice為雙工況制冷機(jī)制冰時(shí)的能效比，

Q

IS,cooling

為雙工

況制冷機(jī)的制冷冷功率，

COP

IS,cooling

為雙工況制冷

機(jī)制冷時(shí)的能效比，P

IS為輸入雙工況制冷主機(jī)的電

功率,

u為布爾變量，只可取值0或

1?！?.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)元件設(shè)備模型模

型說(shuō)

明

蓄冷系統(tǒng)模型蓄冰池負(fù)責(zé)冰量的儲(chǔ)存，蓄冰前后，蓄冰池內(nèi)的冰量的變化情況可由下式進(jìn)行表示。其中，

、為冰蓄冷系統(tǒng)制冰、融冰前后

的剩余能量，σ

IS

為冰蓄冷系統(tǒng)的自損失率，Q

IS,C

為冰蓄冷系統(tǒng)的制冰冷功率，

η

IS,C

為冰蓄冷系統(tǒng)的制冰效率，QIS,D為冰蓄冷系統(tǒng)的融冰冷功率，η

IS,C

為冰蓄冷系統(tǒng)的放電效率，γ

IS,C

為冰蓄冷系統(tǒng)最大制冰倍率，γ

IS,D

為冰蓄冷系

統(tǒng)的最大融冰倍率，Cap

IS

為冰蓄冷系統(tǒng)的額

定容量，

WIS,min

，WIS,max

冰蓄冷系統(tǒng)的最小允

和最大允。【3.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)元件設(shè)備模型

儲(chǔ)能設(shè)備模型模

型說(shuō)

明

蓄熱設(shè)備模型隨著技術(shù)的發(fā)展，蓄熱設(shè)備(Thermal

storage,TS)也被廣泛應(yīng)用于綜合能源系統(tǒng)中。在目

前進(jìn)行的火力發(fā)電靈活性改造中，蓄熱設(shè)備被視為增加火力發(fā)電機(jī)組靈活性的一個(gè)重要手

段，其原理和模型與蓄冷設(shè)備類(lèi)似，可由如下公式進(jìn)行表示。其中，

、為蓄熱系統(tǒng)蓄熱、放熱前后的剩余能量，σTS

為蓄熱系統(tǒng)的自損失率，

QTS,C

為蓄熱系統(tǒng)的蓄熱熱功率，

ηTS,C

為蓄熱系統(tǒng)的

蓄熱效率，QTS,D

為蓄熱系統(tǒng)的放熱熱功率，ηTS,C

為蓄熱系統(tǒng)的放熱效率，γTS,C

為蓄熱系統(tǒng)

最大蓄熱倍率，

γTS,D

為蓄熱系統(tǒng)的最大放熱倍

率，

CapTS

為蓄熱系統(tǒng)的額定容量，WTS,min，WTS,max

蓄熱系統(tǒng)的最小允和最大允

量?！?.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)元件設(shè)備模型

儲(chǔ)能設(shè)備模型模

型說(shuō)

明

CCHP三聯(lián)供模型CCHP系統(tǒng)的能量流動(dòng)冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)binedcooling,

heating

and

Power,CCHP）通常

的能量流動(dòng)為：

一部分天然氣輸入燃?xì)?/p>

輪機(jī)或微燃機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)或微燃機(jī)進(jìn)行高溫

燃燒產(chǎn)生蒸汽進(jìn)行發(fā)電，滿(mǎn)足用戶(hù)部分用電

需求。并通過(guò)吸收式制冷機(jī)或余熱鍋爐將其

產(chǎn)生的余熱進(jìn)行回收，滿(mǎn)足用戶(hù)的冷、熱需

求。若用戶(hù)的熱需求較大，另一部分天然氣

還可輸入燃?xì)忮仩t，由燃?xì)忮仩t補(bǔ)燃產(chǎn)生相

應(yīng)的熱量供給用戶(hù)。從天然氣流向角度，可

進(jìn)行分析和建模。其能量流動(dòng)示意圖如圖所

示。天然氣主要輸入燃?xì)忮仩t和燃?xì)廨啓C(jī)，

其表達(dá)式可如公式所示?！?.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)元件設(shè)備模型

CCHP模型模

型說(shuō)

明

CCHP三聯(lián)供模型對(duì)CCHP機(jī)組，可分為定熱電比（如背壓式機(jī)組）

和變熱電比（如抽凝式機(jī)組）

2種

類(lèi)型。其等效模型分別如公式(1)及公式(2)所示。定熱電比的CCHP

的電出力

PCCHP和

QCCHP關(guān)系為式中，

αCCHP

為定熱電比的

CCHP

的熱電比、PCCHP、

QCCHP

分別為CCHP的電、熱出力。變熱電比的CCHP

的熱電比是可變的，在某運(yùn)行方式下，滿(mǎn)足以下關(guān)系：式中，Pcon

為變熱電比的CHP在純冷凝方式下的電出力、

Z

為一常數(shù)，為熱出力與因抽汽減少的

電出力的比值。在CCHP系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)利用，例如高能（1000℃以上）用來(lái)發(fā)

電，中能（100℃-500℃)用來(lái)驅(qū)動(dòng)熱泵或吸收式制冷機(jī)用來(lái)向用戶(hù)供冷供熱

,低能（100℃左右）可用來(lái)除濕、供熱、向用戶(hù)提供生活熱水等?！?.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)元件設(shè)備模型

CCHP模型運(yùn)行優(yōu)化研究典型工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)能流圖工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)整合集成了電力

系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、熱力系統(tǒng)等能源子

系統(tǒng)，各子系統(tǒng)間呈強(qiáng)耦合特性，其中

,電力系統(tǒng)是綜合能源的核心系統(tǒng)。典

型的綜合能源系統(tǒng)的能源流動(dòng)示意圖如

圖所示。綜合能源系統(tǒng)子能源系統(tǒng)

——電力集成了光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、

燃?xì)獍l(fā)電等發(fā)電單元，配置先進(jìn)的儲(chǔ)能

系統(tǒng)，并與外某著名企業(yè)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)進(jìn)行聯(lián)接

。故綜合能源系統(tǒng)可通過(guò)集成發(fā)電

單元進(jìn)行供電，滿(mǎn)足負(fù)荷需求。綜合能

源系統(tǒng)內(nèi)配置的電制冷設(shè)備可將電能轉(zhuǎn)

換為冷能供給用戶(hù)，并可將部分冷能儲(chǔ)

存在蓄冷設(shè)備中。吸收式制冷機(jī)還可吸

收燃?xì)廨啓C(jī)的廢熱進(jìn)行供冷。同理，燃

氣鍋爐可消耗天然氣向用戶(hù)供熱，電制

熱設(shè)備可消耗電能制熱，余熱鍋爐回收

廢熱為用戶(hù)供熱等。綜合能源系統(tǒng)對(duì)能

量實(shí)現(xiàn)了梯級(jí)利用與多種能源間的協(xié)調(diào)

互補(bǔ)?！?.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究運(yùn)行優(yōu)化研究

目標(biāo)函數(shù)對(duì)工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的用戶(hù)而言，

在不同場(chǎng)景時(shí)，可能會(huì)存在多種利益訴求

。對(duì)目前關(guān)于綜合能源系統(tǒng)的控制目標(biāo)進(jìn)行分析總結(jié)，可主要?dú)w為以下

5類(lèi)：

購(gòu)能成

本最小化目標(biāo)、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用最小目標(biāo)、環(huán)境懲罰費(fèi)用最小成本目標(biāo)、能源利用效率

最大、用戶(hù)滿(mǎn)意度最大目標(biāo)、供能可靠性最高、峰谷差方差最小等。通常以購(gòu)能成本

最小化作為目標(biāo)

購(gòu)能成本最小化目標(biāo)：園區(qū)內(nèi)的一些工廠用戶(hù)會(huì)存在用天然氣需求，電力需求、熱力需求、用冷需求等

,需要購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的能源，因此會(huì)存在購(gòu)能費(fèi)用最小的訴求。故購(gòu)能費(fèi)用最小的目

標(biāo)函數(shù)可表示為：其中f1代表各用戶(hù)總的運(yùn)行費(fèi)用，

CE、

CH、

CC、

Cgas代表各用戶(hù)的購(gòu)電、購(gòu)熱

、購(gòu)冷費(fèi)用,Cgas代表各用戶(hù)總的購(gòu)氣費(fèi)用。【3.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)同調(diào)度模型

目標(biāo)函數(shù)購(gòu)電成本可進(jìn)一步表示如下：式中，

代表用戶(hù)在t時(shí)刻的分

時(shí)電價(jià)，ha代表用戶(hù)在t時(shí)刻的

購(gòu)電功率。購(gòu)熱成本可進(jìn)一步表示如下：式中，

cH為供熱價(jià)格，

QH為用戶(hù)

的購(gòu)熱功率。購(gòu)冷成本可進(jìn)一步表示如下：式中，

cC為供冷價(jià)格，

QC為用戶(hù)的購(gòu)冷功率。購(gòu)天然氣成本可進(jìn)一步表示如下：式中，

cgas

為天然氣價(jià)格，

為用戶(hù)

側(cè)微燃機(jī)在t時(shí)刻的發(fā)電功率，ηMT

為微燃機(jī)的效率，

QGB為燃?xì)忮仩t的

產(chǎn)熱功率，ηGB為燃?xì)忮仩t的效率?！?.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)同調(diào)度模型運(yùn)行優(yōu)化研究

約束條件工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制模型中約束條件主要包括兩部分：各通用母線(xiàn)的

功率平衡約束與各設(shè)備間的最大最小運(yùn)行約束等。其中,各設(shè)備的模型及通用等式

約束等已在上節(jié)設(shè)備模型進(jìn)行了介紹，各通用母線(xiàn)的功率平衡約束已在上節(jié)綜合能

源系統(tǒng)的母線(xiàn)式建模部分進(jìn)行了較為詳細(xì)的描述，

在此不再贅述。各設(shè)備間的最大

最小運(yùn)行約束可表示如下：式中，Pmin代表設(shè)備的最小運(yùn)行允率，

Pmax代表設(shè)備的最大運(yùn)行允

率，

Qmin代表設(shè)備的最小運(yùn)行允率，Qmax代表設(shè)備的最大運(yùn)行允

率

，Wmin代表設(shè)備的最小運(yùn)行允，Wmax代表設(shè)備的最大運(yùn)行允?！?.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型構(gòu)建】

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究

工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)協(xié)同調(diào)度模型運(yùn)行優(yōu)化研究背景和意義實(shí)際工程項(xiàng)目典型結(jié)構(gòu)4

目錄研究工作3

2

1

isssss

sss

sss

sss

sss

sss

sss

sss

sss

ssss鄉(xiāng)外溫【4.1工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度模型】

考慮建筑供冷區(qū)域儲(chǔ)能特性的工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度模型制冷區(qū)域

吸收式制冷機(jī)微型燃?xì)廨啓C(jī)電冷

熱

氣外購(gòu)電光伏風(fēng)電35255調(diào)度策略是否考慮儲(chǔ)能特性以廣東惠州地區(qū)的某工業(yè)園區(qū)為例。研

究

工作蓄電池裝置

電力負(fù)荷風(fēng)機(jī)

光伏Case1否Case2是電鍋爐

冰蓄冷裝置

工業(yè)空調(diào)4

824園區(qū)管理中心天然氣站某著名企業(yè)公司研

究

工作min

(Cg

,sum

+

Ce,sum

)

優(yōu)化目標(biāo)：綜合運(yùn)行成本最小在考慮供冷區(qū)域的儲(chǔ)能特性基礎(chǔ)上，加入到通用的工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)模型中。ttHbr

,t

=

Pbr

,t

.η

PQAr

,t

=

HAr

,t

.

I

PPMT

,t

=

HMT

,t

.RMTQAg

,t

=

PAg

,t

.η

PMis

,t

+1

=

(1?δis

)Mis

,t

+(η

.Pis

,t

?

Qis

,t

/ηi

)

.

ΔtSES

,t

+1

=

(1?δES

)SES

,t

+(η

S

.

PEsS

,t

?

PErS

,t

/η

S

)

.

ΔtErEssrissCOAgOrCACObr【4.1工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度模型】

考慮建筑供冷區(qū)域儲(chǔ)能特性的工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度模型HMT

,t

+

Hbr

,t

=

Hbase

,t

+

HAr

,t冷能熱能元件建模

電能

【4.1工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度模型】

考慮建筑供冷區(qū)域儲(chǔ)能特性的工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)日前優(yōu)化調(diào)度模型分析：在考慮供冷區(qū)域儲(chǔ)能特性之后，Case2的總運(yùn)行成本小于未考慮的

Case1，與某著名企業(yè)的交互功率在大部分時(shí)刻同樣有所下降。0

4

812

16

20

24時(shí)間/h研

究

工作70006000500040003000200010000111098765運(yùn)行成本/元購(gòu)電功率/kwCase1

Case2Case1Case2104

數(shù)學(xué)模型同樣以廣東惠州某園區(qū)為例：蓄電池生產(chǎn)廠建模：目標(biāo)在于滿(mǎn)足[1

，

T]內(nèi)安排工廠內(nèi)的設(shè)備完成產(chǎn)品一定數(shù)量生

產(chǎn)任務(wù)為基本要求下，綜合考慮工業(yè)園區(qū)內(nèi)的不同環(huán)節(jié)的用能比例和變化規(guī)律，將

能源的供應(yīng)計(jì)劃與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)耦合，

靈活規(guī)劃不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的銜接，

協(xié)調(diào)生產(chǎn)設(shè)備響應(yīng)電價(jià)，從而工廠的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。電芯生產(chǎn)

電池打包

放電

充電電池狀態(tài)物料電池包半成品

放電后的電池包

電池包成品電芯生產(chǎn)線(xiàn)打包生產(chǎn)線(xiàn)老化機(jī)的放電狀態(tài)電池電量?jī)?yōu)化前轉(zhuǎn)移用電

能量存儲(chǔ)

能源替代優(yōu)化前后的蓄電池工廠調(diào)度計(jì)劃對(duì)比【4.2工業(yè)園區(qū)綜合能源系統(tǒng)MPC優(yōu)化調(diào)度模型】

考慮復(fù)雜生產(chǎn)約束的電池生產(chǎn)工業(yè)園區(qū)能源網(wǎng)絡(luò)與生產(chǎn)管理綜合優(yōu)化運(yùn)行供能系統(tǒng)運(yùn)行成本生產(chǎn)成本購(gòu)電成本目標(biāo)函數(shù)運(yùn)行成本研

究

工作

ΔTpdΔTdc

策略?xún)?yōu)化后ΔTcpt/h電芯電價(jià)<0研

究

工作

數(shù)學(xué)模型基于資源任務(wù)網(wǎng)的蓄電池生產(chǎn)流程建模：

為了體現(xiàn)不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的階段性任

務(wù)和產(chǎn)品狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化，根據(jù)資源任務(wù)網(wǎng)方法，

以中間狀態(tài)的產(chǎn)品為狀態(tài)節(jié)點(diǎn)，

在同一時(shí)間維度下建立了綜合考慮生產(chǎn)設(shè)備、存儲(chǔ)以及物料傳輸?shù)壬a(chǎn)資源的蓄電

池生產(chǎn)流程模型。倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)

Smt

=

Smt

?1

+

Ka

Σ

=1

ua