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分布式供热综合能源系统

案例介绍 综合能源系统仿真案例

模型描述

选取某分布式综合能源系统作为建模仿真的研究对象,该案例为分布式供冷供热供电的区域级综合能源系统,系统中有两个220千伏的主变电站和六个110千伏变电站。主要设备包括可再生能源发电设备(光伏和风电)、蓄电池、燃气轮机、吸收式制冷机、燃气锅炉、电压缩制冷机、变压器、输电线路,并且和公共电网连通,系统结构拓扑如下图所示:

模型拓扑结构图如下:

拓扑结构图

模型参数及边界条件

  1. 输入设备额定参数和运行参数
  2. 输入气象参数如典型日光照辐射强度参数
  3. 输入典型日电、热、冷负荷参数
  4. 输入各设备的运行策略

负荷参数

系统负荷主要有电负荷、冬季供暖负荷和夏季制冷负荷,以某负荷用户为例,其典型日下的负荷数据如下表所示:

电负荷:

电负荷

结果分析

利用CloudPSS-IESLab平台对分布式供热的综合能源系统进行为期一年的仿真,并对各项计算结果进行分析。

供电分析:

某典型日的供用电能源供需构成图

可再生能源(光伏和风力发电)在能源结构改革和综合能源系统中发挥了重要作用。结果表明,可再生能源发电功率在25~45MW之间,日发电量占总发电量的19.60%。

可再生能源供需图

供热分析:

分布式综合能源系统供热结果

冷热电联产(CCHP)系统是典型的IES单元,是一种实用的能源综合梯级利用解决方案。在本案例中,燃气轮机、余热锅炉和吸收式制冷机相组合实现冷热电联产,主要过程可以描述为:燃气轮机发电过程中产生大量高温烟气,其热量由余热锅炉回收产生高温热水,作为吸收式制冷机的热源实现制冷和供热。通过梯级利用可以提高整体能源利用效率,这是综合能源系统的主要优势之一。
某典型日下该冷热电联产单元的发电供热制冷量如下图所示:

CCHP供热消耗量1
CCHP供热消耗量2
CCHP供热消耗量3

经济性和环保性分析:

用户可以在CloudPSS-IESLab平台的计算结果基础上进行进一步的分析。对于综合能源系统,经济性和环保性是重要的两个指标。我们收集了主要设备经济参数和二氧化碳排放系数,如下所示:

主要设备经济参数:

主要设备经济参数

主要设备二氧化碳排放系数:

主要设备二氧化碳排放系数

在上述参数的基础上,计算了项目投资和二氧化碳年排放量,其结果如下所示:

经济性和环保性指标