計(jì)及動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征的農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)分層調(diào)控

黃揚(yáng)琪，何 偉，趙偉哲，李 佳，饒 臻

（國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司電力科學(xué)研究院，南昌 360102）

黨的十九大報(bào)告中提到“鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略”，并將它列為決勝全面建成小康社會(huì)需要堅(jiān)定實(shí)施的七大戰(zhàn)略之一。而能源是提高農(nóng)民生活水平、促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展、改善農(nóng)村環(huán)境的重要保障。目前我國(guó)農(nóng)村能源供應(yīng)依然以煤為主，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理，能源利用率低，碳排放量高[1]。在”雙碳”的背景下，構(gòu)建綠色高效的能源供應(yīng)體系意義重大。

相比于城市能源系統(tǒng)，農(nóng)村地區(qū)外部能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)薄弱，不利于外部清潔能源的引入。農(nóng)村配電容量低，燃?xì)?熱力管道覆蓋少，在農(nóng)村能源需求快速增長(zhǎng)的背景下，僅依靠外部能源網(wǎng)供給，難以滿足自身的全部能源需求。而高密度的能源網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，又會(huì)造成農(nóng)村能源供給成本的大幅度提升[2]。與此相對(duì)應(yīng)的是，農(nóng)村地區(qū)發(fā)展綠色能源系統(tǒng)有著自己獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。一方面，農(nóng)村土地資源豐富，滿足發(fā)展風(fēng)電/光伏/小水電的基本需求；另一方面，農(nóng)村擁有秸稈、畜禽糞便、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物等豐富的生物質(zhì)資源?；谏镔|(zhì)的沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)CHP（combined heat and power）在滿足農(nóng)民電/熱用能需求的同時(shí)，也能在一定程度上實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)的移峰填谷，與風(fēng)/光等間歇性可再生能源協(xié)同，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村地區(qū)能源的綠色供應(yīng)，替代以煤為代表的傳統(tǒng)化石燃料[3-4]。依托生態(tài)農(nóng)業(yè)的建設(shè)，農(nóng)村地區(qū)具備了發(fā)展生態(tài)綜合能源系統(tǒng)的基本資源條件。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵問(wèn)題之一在于如何對(duì)風(fēng)/光/生物質(zhì)等多種能源的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，保障農(nóng)村和農(nóng)民生產(chǎn)生活需要的電/熱/冷服務(wù)需求。

農(nóng)村能源系統(tǒng)屬于典型的多能源系統(tǒng)，包括風(fēng)/光/天然氣/生物質(zhì)等多種形式的能源。傳統(tǒng)農(nóng)村能源載體包括秸稈、煤炭、禽畜糞便等，在使用過(guò)程中存在利用方式粗放，環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題[5]。在“雙碳”背景下，正逐漸減少高排放能源如煤炭的使用量，轉(zhuǎn)而使用相對(duì)清潔的天然氣供給農(nóng)村采暖等需求。此外，隨著新能源發(fā)電技術(shù)及生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，風(fēng)/光/生物質(zhì)等清潔能源正逐漸構(gòu)成農(nóng)村地區(qū)的主要供能手段[6]。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要能源副產(chǎn)品，為了充分利用沼氣中的生物質(zhì)能，沼氣發(fā)電成為一個(gè)重要舉措[7]?；谡託獾臒犭姎饴?lián)供系統(tǒng)可以有效處理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物并滿足農(nóng)村用能需求，對(duì)節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境具有積極意義[8]。將現(xiàn)有熱電聯(lián)供系統(tǒng)與生物質(zhì)能發(fā)電聯(lián)合供能可以顯著降低農(nóng)村用能成本，促進(jìn)沼氣工程在農(nóng)村地區(qū)的推廣[9]。文獻(xiàn)[10]分析了基于沼氣供能的禽畜養(yǎng)殖熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)綜合效益能值，并針對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題提出了發(fā)展建議。在農(nóng)村地區(qū)將生物質(zhì)發(fā)電納入微網(wǎng)構(gòu)建中，可以降低發(fā)電過(guò)程中的碳排放，提供更加清潔的能源供給[11]。針對(duì)農(nóng)村地區(qū)含生物質(zhì)沼氣發(fā)電的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)調(diào)度問(wèn)題，目前的研究成果還比較有限，包括以風(fēng)/光/生物質(zhì)能為輸入的可再生能源系統(tǒng)建模[12]，針對(duì)含沼氣發(fā)電的農(nóng)村能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性與能源利用效率進(jìn)行的多目標(biāo)優(yōu)化[13]，考慮不確定性的多目標(biāo)隨機(jī)規(guī)劃[14]，以及含電、氣、熱三種儲(chǔ)能的優(yōu)化運(yùn)行等[15]。然而，一般的經(jīng)濟(jì)調(diào)度結(jié)果給出的功率設(shè)定點(diǎn)，由于考慮了可再生能源功率輸出的平抑，會(huì)造成生態(tài)養(yǎng)殖熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)大范圍的出力調(diào)整，進(jìn)而影響燃?xì)鈾C(jī)及沼氣供應(yīng)系統(tǒng)的問(wèn)題，相關(guān)研究還比較欠缺。

針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出了一種計(jì)及生態(tài)養(yǎng)殖熱電聯(lián)產(chǎn)平滑調(diào)控的分層調(diào)控策略。首先簡(jiǎn)述了計(jì)及生態(tài)養(yǎng)殖的農(nóng)村能源系統(tǒng)用能特征，構(gòu)建了面向生態(tài)養(yǎng)殖的綜合能源系統(tǒng)模型，并提出基于飽和濾波控制算法的快慢協(xié)同控制器。進(jìn)一步，在考慮儲(chǔ)能與熱電聯(lián)產(chǎn)協(xié)同下，提出了計(jì)及光伏接入及負(fù)荷不確定性的調(diào)度和控制的分層調(diào)控框架。最后，以一個(gè)帶有生態(tài)養(yǎng)殖的農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)為例，分析了不同生物質(zhì)發(fā)電容量及不同生物質(zhì)儲(chǔ)能容量對(duì)于光伏的消納能力，探討了所提協(xié)調(diào)控制器對(duì)農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)沼氣壓力的影響。

1 生態(tài)農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)特征

1.1 典型結(jié)構(gòu)

生態(tài)農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)具有類型多樣、結(jié)構(gòu)各異、用能/產(chǎn)能特征豐富、能量耦合關(guān)系繁雜等特點(diǎn)。在當(dāng)前“雙碳”背景下，生態(tài)養(yǎng)殖成為農(nóng)村地區(qū)發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)、降低碳排放、提高經(jīng)濟(jì)效益的一條重要發(fā)展路徑，其主要理念是通過(guò)對(duì)養(yǎng)殖排泄物的有效處理，實(shí)現(xiàn)廢棄物的能源化、資源化。生態(tài)養(yǎng)殖的農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)主要由沼氣發(fā)酵池、沼氣CHP機(jī)組、生物質(zhì)儲(chǔ)能、光伏、儲(chǔ)能等設(shè)備組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。負(fù)荷側(cè)主要包括電/熱2種負(fù)荷，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活電負(fù)荷由光伏、沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)、電網(wǎng)直供共同滿足，熱負(fù)荷則由熱電聯(lián)產(chǎn)和電熱泵共同承擔(dān)。在負(fù)荷確定的情況下，可決定CHP機(jī)組的出力、光伏削減量以及外網(wǎng)購(gòu)電量，同時(shí)通過(guò)居民負(fù)荷及生物質(zhì)儲(chǔ)能的調(diào)控實(shí)現(xiàn)供能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

圖1 典型生態(tài)綜合能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of typical ecological integrated energy system

1.2 設(shè)備模型及運(yùn)行約束

1.2.1 光伏模型

光伏發(fā)電出力特性與其接收光照強(qiáng)度有關(guān)，強(qiáng)度增加，光伏出力增加，直至達(dá)到最大輸出功率，故光伏在每個(gè)時(shí)段的出力均非負(fù)且受額定輸出功率限制，表示為

式中：：Ppv(t)為光伏在每個(gè)時(shí)段的出力，kW；Ppv,N為光伏額定輸出功率，kW。

1.2.2 生物質(zhì)儲(chǔ)能模型

在計(jì)及生態(tài)養(yǎng)殖的綜合能源系統(tǒng)中，固、液態(tài)生物質(zhì)能經(jīng)過(guò)處理加工以后可以用作有機(jī)肥料。本文提到的生物質(zhì)儲(chǔ)能MS（methane storage）只考慮氣態(tài)即沼氣的儲(chǔ)存及利用，通常采用儲(chǔ)氣罐模型。將發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行儲(chǔ)存，根據(jù)日前調(diào)度結(jié)果來(lái)調(diào)控CHP機(jī)組的進(jìn)沼氣量，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，MS在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)滿足相應(yīng)的管道傳輸限制及容量約束，此外，為了保證MS的持續(xù)利用，其在一個(gè)優(yōu)化周期內(nèi)的輸入輸出應(yīng)保持平衡，即

1.2.3 沼氣發(fā)酵池模型

沼氣發(fā)酵池通過(guò)厭氧作用將秸稈、糞便等有機(jī)廢棄物進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生沼氣用以儲(chǔ)存或者供給CHP機(jī)組，在運(yùn)行過(guò)程中，沼氣流量滿足的約束為

1.2.4 沼氣CHP模型

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)廢棄物，如作物秸稈、雜草、禽畜糞便等，在厭氧條件下，這些有機(jī)物質(zhì)通過(guò)種類繁多、數(shù)量巨大、功能不同的各類微生物分解代謝，最終產(chǎn)生沼氣。CHP機(jī)組通過(guò)燃燒沼氣同時(shí)供給熱能和電能，滿足最大功率輸出約束，即

1.2.5 熱泵模型

采用一個(gè)可變功率的空氣源熱泵滿足農(nóng)村居民和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的熱負(fù)荷，其出力及功率約束分別為

式中：：Qep(t)為空氣源熱泵t時(shí)刻輸出的熱功率，kW；ηep為空氣源熱泵產(chǎn)熱效率；Pep(t)為空氣源熱泵t時(shí)刻輸入功率，kW；Pep,N為空氣源熱泵額定功率，kW。

1.2.6 電儲(chǔ)能模型

電儲(chǔ)能ES系統(tǒng)采用簡(jiǎn)化電池模型，在其參與系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中滿足的條件為

2 計(jì)及熱電聯(lián)產(chǎn)響應(yīng)特征的分層調(diào)控框架

考慮負(fù)荷及光伏出力不確定性的情況下，采用日前預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度的準(zhǔn)確性將下降，需要在日間運(yùn)行時(shí)進(jìn)行日間調(diào)整。為避免光伏出力短時(shí)間波動(dòng)造成的沼氣CHP機(jī)組出力頻繁調(diào)整，進(jìn)而影響沼氣系統(tǒng)運(yùn)行安全，本文在優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)上疊加多設(shè)備的快慢協(xié)調(diào)控制策略，建立分層調(diào)控框架，如圖2所示。其中重點(diǎn)在于如何利用電儲(chǔ)能平抑沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)的短時(shí)功率波動(dòng)。鑒于儲(chǔ)能系統(tǒng)成本較高，這里主要考慮采用儲(chǔ)能用作短時(shí)功率控制，不參與優(yōu)化調(diào)度。

圖2 生態(tài)農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)分層調(diào)控框架示意Fig.2 Schematic of hierarchical management framework for ecological rural integrated energy system

2.1 優(yōu)化調(diào)度策略

2.1.1 日前調(diào)度

在滿足農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)正常運(yùn)行約束及設(shè)備容量約束的情況下，日前調(diào)度策略以最小化外網(wǎng)購(gòu)電成本為目標(biāo)，從而設(shè)置各設(shè)備單元調(diào)度計(jì)劃參考值。其目標(biāo)函數(shù)為

式中：Ce為一個(gè)仿真周期內(nèi)的總購(gòu)電成本，元；Pgrid(t)為t時(shí)刻外網(wǎng)購(gòu)電量，kW；pcost(t)為分時(shí)電價(jià)背景下的t時(shí)刻電價(jià)，元/kW·h；Δt為仿真步長(zhǎng)，h；x為待求解變量，

農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度時(shí)應(yīng)滿足設(shè)備運(yùn)行和容量約束式（1）～式（13）以及功率平衡約束，即

式中，Pload(t)與Qload(t)分別為t時(shí)刻用戶電需求與熱需求，kW。此外，外網(wǎng)購(gòu)電量還應(yīng)滿足購(gòu)電容量和反送電約束。

2.1.2 日間修正

由于日前調(diào)度所采用負(fù)荷及光伏出力預(yù)測(cè)值的不確定性，日間運(yùn)行時(shí)需要根據(jù)實(shí)際出力進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)行中以日前調(diào)度策略所得的優(yōu)化結(jié)果為參考值進(jìn)行修正，短時(shí)功率不平衡問(wèn)題采用空氣源熱泵與建筑物供熱系統(tǒng)的協(xié)同克服?？紤]MS及CHP機(jī)組的最佳效率，在制定好日前計(jì)劃后，希望其能按照規(guī)定的參考值進(jìn)行出力，因此在實(shí)施修正策略中以MS進(jìn)/出氣量及CHP進(jìn)氣量偏差最小化為目標(biāo)，其目標(biāo)函數(shù)為

式中：δ2為偏差量；分別為t時(shí)刻沼氣發(fā)酵池供給CHP機(jī)組沼氣量及MS裝置進(jìn)/出氣量參考值，m3h；αi(i=1,2,3)為加權(quán)因子；x′為待求解變量，

2.3 基于飽和濾波器的協(xié)調(diào)控制策略

為避免可再生能源波動(dòng)造成沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的頻繁大幅度調(diào)整，影響沼氣供應(yīng)安全以及設(shè)備運(yùn)行效率，本文提出基于飽和濾波器的協(xié)調(diào)控制策略，利用功率型電儲(chǔ)能設(shè)備平抑短時(shí)電力功率波動(dòng)，飽和濾波器控制算法示意如圖3所示。控制器在接到調(diào)度層信號(hào)后利用巴特沃斯濾波器將信號(hào)進(jìn)行分解，其中低頻信號(hào)傳遞給熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，濾除的高頻信號(hào)疊加電池自身充放功率設(shè)定點(diǎn)用于控制電儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率。為保證儲(chǔ)能充電狀態(tài)SOC（state of charge）運(yùn)行在預(yù)設(shè)定的范圍，在功率控制器中加入飽和環(huán)節(jié)。用于對(duì)SOC進(jìn)行調(diào)整，正常狀態(tài)下可設(shè)為0。圖3中濾波器的時(shí)間常數(shù)可根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)的爬坡率以及電池充放電控制器的調(diào)節(jié)速度進(jìn)行評(píng)估，參考文獻(xiàn)[23]中方法，濾波器時(shí)間常數(shù)TCHP滿足條件

圖3 飽和濾波器控制算法示意Fig.3 Schematic of saturated filter-based control algorithm

3 算例分析

3.1 系統(tǒng)參數(shù)

采用圖1所示的典型生態(tài)綜合能源配置形式，系統(tǒng)中共包括1臺(tái)沼氣CHP機(jī)組、1臺(tái)光伏機(jī)組、1臺(tái)空氣源熱泵、1個(gè)沼氣發(fā)酵池、1臺(tái)MS裝置以及配套的供熱供電系統(tǒng)，依此進(jìn)行帶有生態(tài)養(yǎng)殖的農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)仿真，系統(tǒng)仿真參數(shù)參考實(shí)際情況及現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)置[9]。本文中系統(tǒng)參數(shù)如表1所示。此外，由于供電負(fù)荷峰谷差異的存在，階梯電價(jià)已經(jīng)逐漸推行開來(lái)，用以調(diào)節(jié)用戶用電行為以進(jìn)行一定程度的削峰填谷，降低電網(wǎng)供電壓力，仿真中采用的分時(shí)電價(jià)如圖4所示[18]。

表1 系統(tǒng)參數(shù)Tab.1 System parameters

圖4 分時(shí)電價(jià)Fig.4 Time-of-use price of electricity

3.2 仿真場(chǎng)景設(shè)置

選取某冬季典型日作為本文仿真場(chǎng)景，其電負(fù)荷及熱負(fù)荷預(yù)測(cè)值如圖5所示。此外，在日間運(yùn)行中，可以實(shí)時(shí)地獲取負(fù)荷及光伏出力數(shù)據(jù)，電負(fù)荷真實(shí)值如圖6所示，通過(guò)熱泵出力與建筑物供熱協(xié)同的方式解決短時(shí)功率不平衡的問(wèn)題，故日間熱負(fù)荷曲線將由優(yōu)化結(jié)果給出，光伏出力預(yù)測(cè)及實(shí)際值如圖7所示。選取北方某地區(qū)冬季典型日，溫度曲線如圖8所示，本文認(rèn)為短期內(nèi)溫度預(yù)測(cè)精度較高，等同為真實(shí)值。

圖5 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民負(fù)荷預(yù)測(cè)值Fig.5 Forecasted load values of agricultural production and residents

圖6 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及居民電負(fù)荷真實(shí)值Fig.6 Real electricity load value of agricultural production and residents

圖7 光伏出力預(yù)測(cè)值與真實(shí)值Fig.7 Forecasted and real values of photovoltaic output

圖8 典型日溫度曲線Fig.8 Curve of typical daily temperature

3.3 算例分析

在日前調(diào)度策略中分析各機(jī)組出力狀況及對(duì)于可再生光伏的消納能力，日間調(diào)度策略中考慮光伏出力及負(fù)荷不確定性，短時(shí)功率不平衡通過(guò)熱泵出力和樓宇供暖系統(tǒng)的協(xié)同對(duì)調(diào)度策略進(jìn)行修正，對(duì)系統(tǒng)消納可再生光伏的能力進(jìn)行更準(zhǔn)確地評(píng)估。

3.3.1 日前調(diào)度分析

采用光伏出力及負(fù)荷預(yù)測(cè)值時(shí)，由日前調(diào)度策略獲得的電/熱調(diào)度結(jié)果如圖9和圖10所示，相應(yīng)的生物質(zhì)儲(chǔ)能與本地能源系統(tǒng)交互情況如圖11所示。

由圖9～圖11可見(jiàn)，分時(shí)電價(jià)將有效指導(dǎo)用戶的行為，在電價(jià)較低時(shí)，系統(tǒng)更多地從外網(wǎng)購(gòu)電，減少CHP機(jī)組出力，將多余的沼氣儲(chǔ)存起來(lái)，在12∶00—15∶00及21∶00—22∶00兩個(gè)電價(jià)峰時(shí)段，系統(tǒng)更傾向于自發(fā)電，減少外網(wǎng)購(gòu)電成本，在本算例中，生物質(zhì)儲(chǔ)能傳輸容量成為其容量充分利用的主要限制。

圖9 電力系統(tǒng)日前調(diào)度結(jié)果Fig.9 Day-ahead scheduling result of power system

圖10 熱力系統(tǒng)日前調(diào)度結(jié)果Fig.10 Day-ahead scheduling result of heating system

圖11 生物質(zhì)儲(chǔ)能日前調(diào)度結(jié)果Fig.11 Day-ahead scheduling result of methane storage

由于熱負(fù)荷與電負(fù)荷具有的反調(diào)峰特性，二者的峰值往往不同時(shí)出現(xiàn)。在電負(fù)荷較低時(shí)，熱負(fù)荷較高，此時(shí)CHP工作在以電定熱模式，優(yōu)先滿足電負(fù)荷需求，多余的熱負(fù)荷則由空氣源熱泵出力滿足；在電負(fù)荷較高時(shí)，熱負(fù)荷較低，此時(shí)CHP工作在以熱定電模式，優(yōu)先滿足熱負(fù)荷需求，多余電負(fù)荷由外網(wǎng)購(gòu)電承擔(dān)。

3.3.2 日間調(diào)度分析

計(jì)及光伏出力及負(fù)荷不確定性后，在日間運(yùn)行中需要根據(jù)其實(shí)際出力對(duì)各機(jī)組運(yùn)行策略進(jìn)行日間修正，通過(guò)空氣源熱泵與住宅供熱系統(tǒng)的協(xié)同實(shí)現(xiàn)修正目標(biāo)。由日間調(diào)度策略獲得的電/熱調(diào)度結(jié)果如圖12和圖13所示，相應(yīng)的生物質(zhì)儲(chǔ)能調(diào)度結(jié)果如圖14所示，空氣源熱泵出力及熱負(fù)荷對(duì)比如圖15所示。

圖12 電力系統(tǒng)日間調(diào)度結(jié)果Fig.12 Intra-day scheduling result of power system

圖13 熱力系統(tǒng)日間調(diào)度結(jié)果Fig.13 Intra-day scheduling result of heating system

圖15 熱泵出力及熱負(fù)荷對(duì)比Fig.15 Comparison between heat pump output and heat loads

在日間調(diào)度策略中，各機(jī)組出力均有相應(yīng)的改變，操作人員可以據(jù)此對(duì)一些容易調(diào)節(jié)功率的設(shè)備出力進(jìn)行修正，以滿足運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)中光伏裝機(jī)容量約為電負(fù)荷的1/10，而且光伏出力峰谷時(shí)間段與農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)負(fù)荷峰谷時(shí)間段有較多的重合，故可以完全消納光伏出力波動(dòng)。

3.3.3 協(xié)調(diào)控制分析

根據(jù)式（18）選擇濾波器時(shí)間常數(shù)為120 s，電儲(chǔ)能最大充放電功率為200 kW。為展示濾波器效果，這里引入分鐘級(jí)誤差信號(hào)，并采用CHP與儲(chǔ)能協(xié)同跟蹤。濾波后的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)電功率和電儲(chǔ)能輸出功率如圖16所示。由圖可見(jiàn)，濾波器一方面在調(diào)度信號(hào)下發(fā)時(shí)，避免了對(duì)CHP的沖擊，另一方面在CHP用于平抑光伏和負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差時(shí)，濾波器與電儲(chǔ)能的存在大大降低了CHP的輸出功率頻繁調(diào)整。

圖16 熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與電儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制輸出功率Fig.16 Power output from CHP system and electric energy storage under coordinated control

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)含生態(tài)養(yǎng)殖的農(nóng)村綜合能源系統(tǒng)建模研究，在優(yōu)化調(diào)度的基礎(chǔ)上，為避免沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)的頻繁調(diào)控，引入?yún)f(xié)調(diào)控制層對(duì)調(diào)度結(jié)果進(jìn)行分解，結(jié)合算例分析，結(jié)論如下：

（1）在優(yōu)化調(diào)度策略中獲得的參考值表明，用戶用能行為與分時(shí)電價(jià)有明顯的相關(guān)性，電價(jià)低時(shí)，用戶傾向于從外網(wǎng)購(gòu)電，將儲(chǔ)存沼氣留作備用，電價(jià)高時(shí)，用戶傾向于本地發(fā)電，減少購(gòu)電成本；

（2）由于光伏出力與系統(tǒng)用電峰谷期一定的重合，在生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)的支持下，可以實(shí)現(xiàn)完全消納，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益；

（3）在協(xié)同控制器以及電儲(chǔ)能的作用下，沼氣熱電聯(lián)產(chǎn)的功率波動(dòng)明顯降低，由此導(dǎo)致的沼氣池壓力波動(dòng)也進(jìn)一步降低。