Page 56 - 电力与能源2022年第一期

5 0 沈主浮, 等: 风光氢综合能源系统设计及运行集成优化

型, 本文系统考察了不同用能负荷、 不同风光资源
禀赋场景, 对综合能源系统的优化设计及运行情
况的影响。在本模型中, 风力发电系统、 光伏发电
系统、 电解槽、 燃料电池、 储氢罐、 电热锅炉等设备
的相关参数如表 1 所示。系统设计寿命为 20a ,
折现率为 6% , 系统单位调度时间为 1h 。模型均
在 Gams 平 台 实 现, 采 用 C p lex 优 化 算 法 进 行

求解。
表 1 系统各设备参数
设备名称 参数 数值
投资成本 /( 元· kW -1 ) 4653
光伏发电系统 年运行成本 /( 元· kW -1 ) 50
寿命 / a 20
投资成本 /( 元· kW -1 ) 5353
-1 )
年运行成本 /( 元· kW 50
切出风速 /( m · s ) 45
-1
风力发电系统
-1
切入风速 /( m · s ) 3
额定风速 /( m · s ) 10
-1
寿命 / a 20
投资成本 /( 元· kW -1 ) 4000
电效率 / % 55
热效率 / % 33.5
燃料电池
年运行成本 /( 元· kW -1 ) 20
替换成本 /( 元· kW -1 ) 4000 图 2 办公楼与居民楼的典型热电负荷特性
寿命 / a 4
点, 冬季供暖需求较高造成热负荷明显增高, 而夏
投资成本 /( 元· kW -1 ) 3850
季供冷需求较高造成电力负载增大。若全部采取
电解效率 / % 75
年运行成本 /( 元· kW -1 ) 10 传统向电网买电方式供能, 办公楼和居民楼用能场
电解槽
替换成本 /( 元· kW -1 ) 3500
景下的年运行成本分别为152.58万元和153.36万
电氢转换系数 /( kWh · k g ) 33
-1
寿命 / a 10 元, 折合的全生命周期成本净现值分别为 1750.08
投资成本 /( 元· k g ) 3500 万元和 1759.02 万元。
-1
寿命 / a 10 由于办公楼与居民楼在向电网买电时分属工
储氢罐 压缩机运行成本 /( 元· k g ) 2.95
-1
商业用电和居民用电, 本文采用上海市工商业电
年运行成本 /( 元· k g ) 50
-1
-1
替换成本 /( 元· k g ) 3000 费和居民电费的分时计算方法, 如表 2 所示。
最大允许弃电率 / % 10
其他 表 2 工商业和生活电费标准
锅炉电热效率 / % 80
电价 /
季节 时段
考虑到工商业电热负荷和普通居民电热负荷 ( 元· kWh )
-1
在电热负荷比例、 负荷时间、 气温特性上的不同特 居民用电
6 : 00 — 22 : 00 0.677
点, 本研究基于 Eouest能耗软件对典型办公楼和
22 : 00 至次日 6 : 00 0.337
居民楼的热电负荷进行模拟仿真, 其逐小时及每 工商业用电
月的平均热电负荷特性如图 2 所示 [ 11-15 ] 。 8 : 00 — 11 : 00 、 18 : 00 — 21 : 00 1.189
非夏季 6 : 00 — 8 : 00 、 11 : 00 — 18 : 00 、 21 : 00 — 22 : 00 0.738
办 公 楼 的 年 度 总 电、 热 负 荷 需 求 分 别 为
22 : 00 至次日 6 : 00 0.351
1400.72MWh和 227.26 MWh , 主 要 集 中 在 8 : 00 — 11 : 00 、 13 : 00 — 15 : 00 、 18 : 00 — 21 : 00 1.224
7 : 00 — 20 : 00 的工作时间, 晚上的负荷需求较低, 夏季 6 : 00 — 8 : 00 、 11 : 00 — 13 : 00 、 15 : 00 — 18 : 00 、 0.773
21 : 00 — 22 : 00
热负荷需求远小于居民楼。居民楼的电、 热负荷需
22 : 00 至次日 6 : 00 0.280
求分别为 1066.57MWh和 1148.19MWh , 主要集
基于 Solcast全球气象数据集 [ 16 ] , 选取了上
中在三餐时间及晚上, 并且具有典型的季节性特
海、 大连、 西宁、 成都这 4 个代表性地区, 系统分析