年 5 月 Vol. 35 No. 5 May 2023 热电联产虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化调度 热电联产虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化调度 范雅倩 1，于松源 1，房方 1, 2* (1. 华北电力大学 控制与计算机工程学院，北京 102206；2. 电站能量传递转化与系统教育部重点实验室，北京 102206) 摘要 摘要：热电联产虚拟电厂(combined heat and power virtual 波 动最小化。 关键词 关键词：热电联产虚拟电厂；优化调度；矩不确定性；分布鲁棒优化；热舒适度 中图分类号：TP391.9 文献标志码：A 文章编号：1004-731X(2023)05-1046-13 DOI: 10.16182/j.issn1004731x.joss.22-0059 引用格式 引用格式: 范雅倩, 于松源, 房方. 热电联产虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化调度[J] 控制、先进能源系统分析与优化。E-mail：ffang@ncepu.edu.cn 第 35 卷第 5 期 2023 年 5 月 Vol. 35 No. 5 May 2023 范雅倩, 等: 热电联产虚拟电厂两阶段分布鲁棒优化调度 http: // www.china-simulation.com maximize the benefit of the system, and minimize

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.201942 文章编号：0258-8013 (2022) 02-0573-16 中图分类号：TM 73 文献标识码：A 考虑冷热电需求耦合响应特性的 园区综合能源系统优化运行策略研究 赵海彭，苗世洪 *，李超，张迪，涂青宇 (强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院)，湖北省 武汉市 430074) 性响应模型推导建立了考虑冷热电需求耦合响应特性的精 细化综合需求响应模型。在此基础上，以综合能源系统运行 成本最小为目标，建立了园区综合能源系统优化运行模型， 该模型通过优化能源需求侧的售能价格和能源供给侧的设 备运行参数等，实现能源供给侧和需求侧的协调优化。最后 基于一个典型综合能源系统对所建综合需求响应模型和园 区综合能源系统优化运行模型进行仿真计算，计算结果表 明，所提考虑冷热电需求耦合响应特性的综合需求响应模型 能源系统中，需求侧响应进一步被拓展为综合需求 响应(integrated demand response，IDR)[7-10]。综合需 求响应是综合能源供应主体通过一定的方式，来调 节用户冷热电等多类型能源需求的方法。文献[11] 基于主从博弈建立了配电–气能源系统供需互动模 型，通过综合负荷聚合商内部能源转换装置的合理 配置实现天然气和电能的相互替代。文献[12]针对 综合需求响应参与的商业园区能量枢纽运行问题，

Energy Conservation and Environmental Protection Group 中国节能环保集团 CHP Combined Heat and Power 热电联产 COP Coefficient of Performance 性能系数 CSRD Corporate Sustainability Reporting Directive ............... 62 “ ” 全电 方案：余热废热和中央空气源热泵 ................................ 62 “ ” 全气 方案：余热废热与氢能热电联产 .................................... 64 方案比较 ................................................ 助，因为许多性能指标已经在那里收集和调整。 该园区是一个生活、商业和办公的混合区，其土地已从以 前的铁路用地转变为现在的土地。建筑标准 KfW-55（节 能建筑）适用，热能通过区域供热系统和多个分散的热电 联产发电站提供。 随着房地产市场对可持续建筑需求的增加，可持续性和 数字化是项目开发商的关键行动领域。同时，银行和投资 者正在评估他们的投资组合和可持续性，以符合 ESG 和 欧盟分类

Certificate No:ZC-T2-A2756GD4 项目类型 Project type: 生活垃圾焚烧热电联产项目 项目名称 Project: 慈溪中科众茂环保热电有限公司 企业名称 Company name: 慈溪中科众茂环保热电有限公司 监测期 Monitoring period:2023/07/17-2023/10/31 监测能源量 排放核算、绿色产 品认证、可再生能 源绿证核发。 典型项目 1: 慈溪中科众茂环保热电有限 公 司生活垃圾焚烧发电及热电联产项目 建设规模： 750 t/d×3 台炉排炉。 减碳效益：系统运行后，该电站年碳减排 核 算量为 2.74 万 tCO₂ 。 典型项目 2: 稷山县秦晋电力铁合金有限 公 司农林生物质热电联产项目 建设规模： 75 t/h×3 台循环流化床炉。 减碳效益：系统运行后，该电站年碳减排 Certification 证书编号 Certificate No:ZC-T2-A2756GD4 项目类型 Project type: 生活垃圾焚烧热电联产项目 项目名称 Project: 憨溪中科众茂环保热电有限公司 企业名称 Company name: 慈溪中科众茂环保热电有限公司 监测期 Monitorin g period:2023/07/17-2023/10/31 监测能源量

部门耦合可以最大化利用当地可再生能源潜力，如光伏发电、风电等，减少对 外部能源的依赖。 能源部门和终端使用部门的相互作用 部门耦合的关键优势 步骤五：分析能源潜力 系统构成 热能主要由以氢气为燃料的热电联产产生，余热废热通过热网使用和分配，分散 冷却机满足制冷需求 储能系统 热储存系统 (20 MWh) 用于缓冲余热废热，氢能存储系统 (20 MWh) 连接到电解 · 冬季有负的剩余负荷 ( 优先热电联产运行 ) " 全电 " 和 " 全气 " 方案的 比较 关键指标 本地供电份额 : 66% | 本地供暖份额 : 24% 关键指标 本地供电份额 : 40% | 本地供暖份额 : 43% · 供暖一次能源需求较高 ( 热电联产转换效率 低 ) · 投资成本较高 ( 热电联产厂和电解 器 ) · 二氧化碳排放量最低 ( 步骤六：制定能源方案之三 恒温器控制 能源 系统 智能 家居 电动汽 车 热量监测 电力监测 执行器 关键成 一个重 行，这 装 置 功因素 要的前提条件是，市政能源服务公司负责供热电网和 样优化后的运行可以在其他领域释放出效益，如平衡 以及在电转热装置或电动汽车中直接使用当地的光伏发电 光伏电站的运 市场中的电转热 光伏发电预测与调度 步骤六：制定能源方案之三 系统集成与能源流动

e . c o m 为 人 类 境 ！ 善 改 环 中国首座、全球第三座 商业化光热电站，运行效率最佳 西子洁能 2010 年进入太阳能光热领域 德令哈 10MW 水工质电站已稳定运行 10 年单塔、熔盐工质改造完成已稳定运行超 过 7 年哈 50MW 熔盐塔式光热电站已稳定运 行超过 5 年 装机容量 MW 50 吸热器热功率 MWt 230 储热时长 小时 光热熔盐储能电站 100MW 2024 吸热系统 / 蒸汽发生系统 9 玉门 10 万千瓦光热储能工程项目 100MW 2024 蒸汽发生系统 10 中广核新能源西藏阿里 150MW 雪域高原“零碳”光储热电示范项目 40MW 2025 蒸汽发生系统 11 西北院中能建 + 哈密“光（热）储”多能互补一体化绿电示范项目 150MW 2025 吸热系统 / 蒸汽发生系统 12 宝武西藏扎布耶熔盐换热器 厂 西子航空零碳工厂用能系统 w w w . x i z i c e . c o m 为 人 类 境 ！ 善 改 环 燃烧器、给煤机、 部分受热面等改造 国电投吉电股份白山热电调峰供热 江苏国信靖江电厂熔盐储能项目 内蒙古大板电厂调峰供热项目 应用场景 - 火电机组灵活性改 造 电极式锅炉 + 热水蓄热调 峰 火电厂灵活性改造 电 / 蒸汽熔 盐蓄热 w w w

设备具有以下分类：(1)以电能作为一次能源的设 备，如电锅炉、电转气设备、电解槽、电制冷设备 等[13]；(2)以天然气作为一次能源的设备，如燃气锅 炉、燃气轮机、热电联产(combined heating and power units, CHP)[14]、冷热电三联产(combined cooling, heating and power units, CCHP)[8]等。尽管能源转换 设备建模已得到较多研究，但已有研究在建模过程 中容易忽略或过度简化能源转换设备的运行特性， 难以充分体现其耦合和转换能源的作用。例如，在 对热电联产 CHP 机组进行建模时，一般假定 CHP 机组具有凸运行域。然而，对于含燃气–蒸汽联合循 环的 CHP 机组，其实际运行域是非凸的[14]。此外， CHP 机组的热电比系数常被视为恒定参数，这就忽 略了其热电比可调的特性[15]。 2）负荷侧元件 PIES 的终端用户类型较多，在运行过程中具有 增加模型的复杂度，给求解带来较大的困难。 3）储能侧元件 PIES 包含不同形式的储能[20]。早期以单一的储 电、蓄热[21]、贮气[22]和储氢[23]为主。随着多能互补 技术的发展，热电联供压缩空气混合储能[24]、熔融 盐压缩空气混合储能[25]、氢能–天然气混合储能[26]、 电–热混合储能[27]等混合储能在 PIES 的应用也日益 增多。相比于单一储能，混合储能的运行调节方式

供能 节点 公共能源网络 园区内部能源网络 能 量 层 管 理 层 电解槽 燃料电池 循环泵 氢负荷 电负荷 气负荷 热负荷 气罐 电转气 (CH4) 热电联 产机组 碳捕集 燃气锅炉 冷热电联产机组 电制冷 冷负荷 冷 能源需求与调度 能源系统运行 能源系统监测与优化 碳排放约束 经济成本约束 零碳 负荷需求 碳 流 层 储氢罐 碳负荷 气网碳流 源流动控制，因此优化能量层中的关键技术至关重 要。经典的 IES 能量层大体可分为 4 类(供应侧、转 化侧、输送侧和用户侧[20])。其中供应侧的关键技 术包括可再生能源发电和分布式发电；转化侧包括 梯级利用、电转气及冷热电三联供技术；输送侧主 要有天然气液化及交直流混合控制技术；用户侧包 括需求响应和负荷预测。 1.2 零碳园区级 IES 优化运行原理 1.2.1 优化运行机制设计及技术创新 工业园区将经历从低碳到零碳的发展过程，在 优化运行方法 Table 3 Optimal operation method 文献 优化运行方法 解决问题 使用算法或模型 [32] 热电联产系统组合和 调度模拟方法 风力发电的 影响 模拟 算法 [33] 冷热电联产系统 稳健优化方法 可再生能源的间歇 性和负荷的 不确定性 两阶段拉格朗日 松弛迭代算法及 交叉熵算法 [34] 低碳稳健经济

经济分析资料应主要包括各类已建电源的电价水平和燃料价格，在建和规划电源 的投资和运行费用，规划输变电工程的投资和运行费用。 4.3 规划和设计 4.3.1 水风光储综合开发规划和设计应收集相关水电站、风电场、光伏电站、光热电站、 抽水蓄能电站、电化学储能电站、压缩空气储能电站等工程设计资料，并进行合理性分 NB/T 11554 – 2024 5 析。对于已建、在建电站还应收集项目审查意见、核准备案文件、有关电源开发及消纳 地质、水文气象、交通运输资料。 2 工程装机规模、出力过程、工程投资及年运行费用等资料，区域内已建风电场 运行资料，利用当地测风塔实测数据或中尺度卫星数据测算的出力过程成果。 4.3.4 光伏电站和光热电站资料应主要包括下列内容： 1 工程参证气象站测光资料，太阳能电站实测辐射量数据资料，地形地质、水文 气象、交通运输资料。 2 工程装机规模、出力过程、工程投资及年运行费用等资料，区域内已建太阳能 辐射量和法向辐射量、场址开 发建设条件等资料，分析太阳能理论蕴藏量、资源可开发量、技术可开发量及其分布。 2 根据项目区域太阳能资源量及开发利用情况，分析提出可参与综合开发项目的 光伏电站和光热电站的位置范围及规模。 5.1.5 抽水蓄能电站站点资源分析应主要包括下列内容： 1 根据抽水蓄能电站选点规划成果及各站点开发建设情况，结合电站建设条件、 敏感因素、工程进展情况，分析提出可参与综合开发项目的抽水蓄能电站。

冬季供热/热水需求量占相应季节能源需求量的很 大比例[9-10]。冷需求可由压缩制冷设备、吸热制冷设 6792 中 国 电 机 工 程 学 报 第 39 卷 备等供应；热/热水供应可来自热电联产(combined heat and power，CHP)单元、燃气锅炉、地源热泵系 统等。系统可配备蓄电/热装置，通过其不同时段的 蓄能和释能，提升系统运行调节的灵活性[11-12]。为 水加热至所需温度。 生活热 水贮热 罐ST 生活热 水预热 罐PT 太阳能 热水箱 HT 蓄热式电 锅炉系统 自来水 太阳能集 热器SC 太阳能热水系统 园区 热水 负荷 水泵 板式换热器 蓄热电锅炉高温热水 生活热水 太阳能热水系统高温热水 自来水进水 图 3 太阳能热水系统结构图 Fig. 3 Structure of the solar water system t power microgrid system[J]．Energy Conversion and Management，2013(74)：433-445． [6] 管霖，陈鹏，唐宗顺，等．考虑冷热电存储的区域综合 能源站优化设计方法[J]．电网技术，2016，40(10)： 2934-2941． Guan Lin，Chen Peng，Tang Zongshun，et al．Integrated