浙江大学 张淑婷，林小杰等：热网和蓄热罐储热在工业园区综合能源系统的应用

　　近日，浙江大学能源工程学院热动所硕士生张淑婷，浙江大学常州工业技术研究院林小杰副研究员等在《高电压技术》上发表题为《  考虑储能的工业园区综合能源系统日前优化调度》的论文。

　　综合能源系统作为城市能源互联网的建设关键之一，其运行调度优化研究是充分发挥多能互补、清洁高效运行优势的关键。目前，考虑到供热管网的储热特性和设备的热惯性，涉及多能流、多设备的一体化能源系统的研究较少。本文针对综合能源系统的运行，研究了基于供热系统储能特性的日前优化调度问题。

　　本文针对工业园区级综合能源系统以运行经济性为优化目标建立运行调度的优化模型，分别建立流体网络模型、电力网络模型和能量转化设备模型。对蓄热罐和供热网络分别建立储热能力方程和约束条件。该优化运行问题为混合整数线性规划问题，本文采用分支定界法进行求解。运行优化调度技术方法如图1。

图1 工业园区综合能源系统优化调度方法图

　　基于西安某工业园区能源系统，本文开展了综合能源系统运行优化调度应用研究。系统能流及设备如图2。园区用能情况及园区供能设备如表1所示。然而，该园区目前调度计划较为简单，管控模式较为粗放，具有优化潜力。

图2 工业园区能流图

表1 工业园区能流及设备参数表

　　同时，该工业园区设备参数不齐，测点设置过少，影响了后续的优化调度研究。因此，本文利用动态仿真平台Apros，搭建对应的仿真模型，通过稳、动态验证检验模型的有效性，并结合历史运行测点数据，对管道阻力系数、管道散热系数等参数进行修正，根据机组设备基本情况和运行状况完善了设备参数。并对冬季供暖运行工况进行优化调度。该工业园区采用负荷跟随控制，如图3.a所示，运行中存在的问题有：1）地源热泵机组运行出力未充分考虑电负荷波动的影响。2）储热水罐设备储放热策略未得到优化。3）供热管网热惯性未充分利用。

图3 不同运行调度方案对比图

　　针对上述问题，本文考虑电价波动的影响，调整储热罐储放热策略，并充分利用热网的蓄热能力，在尖峰负荷来临前，提前将热量存储在热网中，以快速响应用户需求变化。选取0.5h为优化时间步长对该工况进行优化。

　　考虑热网储热的方案中，1号燃气热水锅炉与热泵机组协同出力，利用热网提前储热以应对第1个尖峰热负荷的到来；在热负荷上升的06:00—07:00时段，通过热网放热满足部分热需求，以减小锅炉出力波动性。此后，4种供热设备联合供热。考虑供热管网储热特性，供热总出力尽量满足用户实时需求，围绕用户需求曲线波动。电负荷波动影响通过分时电价反映：电负荷高峰期表现为高电价，使得热泵机组供热经济性低于燃气热水锅炉。储热水罐与燃气热水锅炉协同承担电负荷高峰期的热负荷。该运行调度策略在保证用户需求满足的情况下，利用储热水罐将电负荷高峰期热泵供热耗电转移到了电负荷低谷期，从而降低一天内的总供热成本，实现经济性优化。

 

　　图3.c中，相比于方案1，方案2中1号锅炉出力波动明显更大，表明考虑热网储热特性后系统设备出力稳定性有所提升，有利于延长设备使用寿命，也降低了机组调峰难度。优化结果表明，方案1比方案2更经济，相较于现有的运行工况，方案1节省日运行成本达1 445元。