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，我國日益呈現(xiàn)出火電過剩的現(xiàn)象，而分布式能源擁有超過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

中圖分類號：TK01

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：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，各國都開始大力發(fā)展可再生能源，并堅持著保護(hù)環(huán)境為發(fā)展能源的宗旨。近10年來，隨著我國大力發(fā)展電力，尤其是火電裝機(jī)容量的快速增長，我國火電過剩的問題凸顯。針對這一現(xiàn)象，我國開始尋求科學(xué)的可持續(xù)能源發(fā)展道路，對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內(nèi)的多個電力集團(tuán)中逐漸發(fā)展開來，國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發(fā)。未來的一段時間，天然氣分布式能源將在國內(nèi)得到大力的發(fā)展。本文針對某分布式能源站，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315kW等級的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，1臺容量約0.35t/h的余熱鍋爐，1臺煙氣型溴化鋰機(jī)組，1臺蒸汽型溴化鋰機(jī)組，冰蓄冷設(shè)備，儲熱設(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)電池儲能。綜合投資成本及后期運(yùn)行維護(hù)成本，盡可能降低儲能電池的比例，盡可能提高可再生能源的利用?；诟倪M(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)計日尖峰冷負(fù)荷約為1820 kW，冬季空調(diào)設(shè)計日尖峰熱負(fù)荷約為883 kW。夏季設(shè)計日全天冷負(fù)荷為18200 kW·h，冬季設(shè)計日全天熱負(fù)荷8830 kW·h，詳見表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，每個能源站的設(shè)計都會有所區(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)多種儲能和光伏方案，結(jié)合當(dāng)?shù)氐墓赓Y源情況，通過軟件計算，最終選定增設(shè)光伏發(fā)電100 kW，電池儲能100 kW。

4冷能控制運(yùn)行策略

本文能量控制運(yùn)行策略主要針對制冷工況下冷能的運(yùn)行控制展開研究。由機(jī)組負(fù)荷和夏季負(fù)荷表可知，溴化鋰機(jī)組功率不足以滿足供冷需求，不足部分由冰蓄冷和制冷機(jī)提供。因為能源站所在地區(qū)實行峰谷電價，所以夜間低價蓄冷，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：電價為谷價，改用電制冷滿負(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；

使用平峰電價時的電制冷。

5結(jié)論

在已有的某分布式能源的基礎(chǔ)上，通過Homer仿真，計算出最合理的光伏和蓄電池容量配置，在峰谷電價的形勢下，采用最經(jīng)濟(jì)的谷價蓄冷，峰價融冰，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

參考文獻(xiàn)：

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