面向园区综合能源系统的多能互补优化设计
摘要：我国幅员辽阔，地大物博，各种自然资源品类丰富，储量巨大。但是我国作为传统的农业大国，国家工业化水平整体偏低。同时我国最为世界上人口最多的国家，虽然有丰富的资源储备，但是人均占有量却少之又少。受自然资源分布不均衡与人口、居住地、技术等因素的影响，我国能源现下面临的主要问题就是利用率低、浪费严重、对环境不友好、经济收益差等。综合能源系统的提出其目的首先要解决的就是在能源输出端（客户端）经过优化配置，达到经济收益和能源利用率最大化。本文通过基于多能互补模式的综合能源系统的框架设计，经过实验与传统模式对比发现较之有60%的优化提升。证明了本文设计的科学性、合理性和实用性。
关键词：多能互补；分布式能源系统；综合能源；系统设计；系统评价
1. 绪论
上世界80年代，我国开始对外开放。时至今日，我国经济建设成就有目共睹。21世纪初开始，我国提出可持续发展和环境保护两项基本国策保证我国经济建设健康良性发展。绿色
纯天然、低碳经济、环保无污染等口号受到社会的积极响应，生活中最重要的能源——电力也在我国电力科研单位的带领下积极进行智能电网的构建创新。而园区作为复杂的综合能源用户，电、气、冷、热这四种需求如何高效利用、实现最大受益也是现下科研领域的热点话题。其中，基于园区综合能源系统的多能互补技术因为极大的创新性和实用价值受到了科研领域和能源单位广泛关注[1,2]。最近几年，中国快速推进基于互联网的智能能源供给系统建设，在许多地区斥资推进多能互补、高度集成的综合能源系统示范工程实施，这是我国能源系统供给侧改革的重要内容。综合能源多能互补系统实则是在实现多种能源综合利用时实现利用率最大化、收益最大化、系统结构最简化的一种能源可持续绿色发展的新技术，这其中有多种能源的直接利用、转化利用、存储等复杂、随机的过程，是设计过程中的难点问题。此次探究提出了面向园区的综合能源系统多能互补优化模型，并就综合能源系统设计这一课题进行探究讨论。
2.成品佛跳墙蒸几分钟 方法
2.1 综合能源系统基本框架结构
面向园区的综合能源系统的多能互补框架是一个十分庞大且复杂的工程结构。通过大量的
调查研究，我们画出了图1，这是一个典型基于园区的综合能源系统互补优化的组成结构。一个完整的、完善的、功能齐全的综合能源系统主要包括多种能源源头输入环节，能量相互转化与产出环节，过剩能量存储环节与能量释放利用环节。能量输入侧可接入如电力、天然气、生物质能，太阳热能、风能等清洁能源；进入综合系统后，经能量转换设备进行整合。如燃气轮机、电锅炉、多元能源联产机组、冷热电联产机组、电转气机组、空调、热泵等；经过能源的整合后，可提供给多元负荷，如电负荷、气负荷、冷负荷、热负荷；或进入储电、储气、储冷等储能装置进行储存[3,4]。
通过这个综合能源能量流动网络，园区的能源供给系统就可以按照园区自身所处的实际环境，比如气候冷热，当地能源结构等因素科学的选择负荷侧能源种类，所需安装场地的大小以及实现能源输入、输出、转换等途径所需设备种类、出力大小。通过大数据模拟分析等手段，经过模拟、仿真、测试、优化得到最佳的与实际匹配的区域能源系统。
图1综合能源系统结构图
2.2 面向园内综合能源优化系统的多能互补优化方法
在本文中，园区综合能源系统主要分为三大部分：多中能源输入环节、能源转换与输出环节与能量储存、负荷侧；能源输入侧包括上级电网购电、购气等与可再生能源（包含光伏发电（Photo-Voltaic cell，PV）与风机（Wind Turbine，WT））接入；能源转换系统内部
主要包括电转气机组（Power to Gas，P2G）、燃气轮机（Microturbine，MT）、热电联产机组（Combined Heat and Power，CHP）、及储能设备，各机组根据可再生能源的出力特性、分时电价及配合负荷侧需求响应，来完成不同能源之间的转化；负荷侧由电、冷、热、气四种负荷组成高筋面粉适合做什么[5,6]。
园区内电负荷由上级电网，风机、光伏出力及热电联产机组和燃气轮机共同供给；热负荷由园区内储热装置、热电联产机组及电锅炉共同供给；气负荷由上级气网、储气装置、电转气装置、共同供给。园区内能源系统与上级电网、上级气网进行双向购电售电、购气售气，能源灵活交换；负荷方面根据需求响应参与调度[4]。
在园区综合能源系统中设备较多，且各设备自身技术参数不同，对能源的需求与利用方式不同，故在对园区综合能源进行整体的调度运行规划时，需要先对系统中各设备进行单独的特性分析与数学建模，进而对系统进行整体的模型优化。
3 结果与讨论
根据设计流程，在系统构建完成之后对其进行以电力负荷为主（辅以社会、经济价值估算）
的负荷测算。通过代入这些影响因素对电力负荷进行观察，可以得到一个极具参考价值的电力负荷变化规律，如此得到科学、客观的预测和评估。得到的预测结果往往会对能源系统网络配置产生直接影响，同时也与初期投资，运行成本有关[7-9]。基于观察得到的历史数据，我们用建模软件采用拟合度、可靠度较高的逐时负荷因子法和逐时能源负荷分摊法调查分析了某地区写字楼、酒店、商场不同类型商业建筑的负荷情况，并对软件所绘制的负荷曲线进行分析总结，结果如表1所示。通过仔细的分析可以很明显的发现互补优化的综合能源系统较传统的能源供给系统在能源节约和经济收益方面有明显的优势。
表1某办公楼热、冷、电负荷月变化
月份 | 热负荷/10-5kWh | 月份 | 冷负荷/10-5kWh | 月份 | 电负荷/10-5kWh |
1 | 1.54 | 1 | 0.03 | 1 | 0.64 |
2 | 1.16 | 2 | 0.04 | 手机登录路由器 2 | 0.56 |
3 | 0.52 | 3 | 0.12 | 3 | 0.64 |
4 | 0.04 | 4 | 0.14 | 4 | 0.61 |
易经十大格言5 | 0.01 | 5 | 0.94 | 5 | 0.63 |
| 三全育人 6 | 0.02 | 6 | 天津景点2.23 | 6 | 0.61 |
7 | 0.01 | 万圣节南瓜糖 7 | 4.26 | 7 | 0.63 |
8 | 0.01 | 8 | 3.89 | 8 | 煎蛋面的做法0.64 |
9 | 0.01 | 9 | 1.58 | 9 | 0.58 |
10 | 0.01 | 10 | 0.43 | 10 | 0.64 |
11 | 0.35 | 11 | 0.35 | 11 | 0.62 |
12 | 1.10 | 12 | 0.03 | 12 | 0.62 |
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园区综合能源系统是当下社会能源供给侧改革和城市基础设施建设的核心，做好综合能源系统优化设计是关系到子孙后代的大事。目前，有很多的科研单位和能源公司都在积极投入到该系统的优化研究上面。本文对系统结构的研究和优化设计是整个环节当中最靠前的一步，同时也是最重要的一步。作为“纲领性”的指导路线，该网络将直接关系到整个能源系统结构的科学性和实际运用。通过研究分析论证，证实了该系统的可靠性和优异性。
