基于改进型以热定电模式的CCHP系统最优运行方法研究.pdf

研究与分析电器与能效管理技术(2 0 2 3No.6)基于改进型以热定电模式的CCHP系统最优运行方法研究殷光冶1，郭祯1.2（1.中国绿发投资集团，北京2.江苏广恒新能源有限公司，江苏南京2 10 0 0 8)摘要：冷热电联产（CCHP）系统是提高能源集约使用效率，深化能源体系转型，实现“双碳”目标的重要方式。搭建了含有微型燃气轮机、光伏发电单元、燃气锅炉和蓄电池组等在内的CCHP系统模型，基于常见的以热定电运行模式和以电定热运行模式提出了改进型以热定电运行模式。所提运行模式能有效提升系统运行的经济性和系统能源管理的有效性,实现更高的能源节约率。关键词：冷热电联产系统；改进型以热定电模式；光伏电源；能源节约率中图分类号：TM732文献标志码：A文章编号：2 0 95-8 18 8（2 0 2 3)0 6-0 0 2 3-10D0I:10.16628/ki.2095-8188.2023.06.004Optimal Operation Method of CCHP System Based onImproved Following Thermal Load ModeYIN Guanghil,GUO Zhenl.2(1.China Green Development Group,Beijing 100020,China;2.Jiangsu Guangheng Renewable Energy Group,Nanjing 210008,China)Abstract:The combined cooling heating and power(CCHP)is an important way to improve the efficiency ofenergy intensive,deepen the transformation of energy system,and achieve the goal of“double carbongoal.ACCHP system model including micro gas turbines,photovoltaic power supply,gas boilers and battery is simulated.Based on the common following thermal load mode and following electric load mode,an improved following thermalload mode is proposed.The proposed operation mode can effectively improve the cost-effectiveness and energy-effectiveness of system,and achieve a higher energy saving rate.Key words:combined cooling heating and power(CCHP)system;improved following thermal loadmode;photovoltaic power supply;energy saving rate0引言2021年“碳达峰”“碳中和”的提出，为我国的产业结构布局和能源结构调整指明了方向 。冷热电联产(CCHP)技术是能量综合利用的一种重要方式已经成为实现“双碳”目标最重要的手段 2-3,将各种用户负荷、分布式电源和热、冷供应装置结合，有效满足用户的电、热、冷需求 4。目前在大型酒店、医院和社区等场所已经得到了大量的应用 5。CCHP系统通过将不同种的能源郭祯（198 8 一），男,工程师，主要从事工程管理工作。100020;协同运行，耦合多重能流，最终得以有效实现系统稳定性、可靠性的提升，同时也取得较好的减排效果 6-8。以天然气为主要能量来源的早期CCHP系统相较于煤炭污染更小、灵活性更强 9。随着可再生能源的发展，以太阳能为代表的可再生能源电源被逐步整合到了CCHP系统当中，为中国能源结构绿色低碳转型提供了重要支撑 10 。国内外对CCHP系统的运行与调度已经积累了一系列研究。付中洲等【提出了一种新型的含储热的电一2 3一殷光治（19 9 4)，男，工程师，主要从事新能源、低碳城市相关投资与运营工作。电器与能效管理技术(2 0 2 3No.6)研究与分析热联合系统优化调度模型,并证明了该算法在低成本增加风电消纳量层面的有效性。文献 12 提出考虑了可再生能源预测偏差校正的调度策略,并验证了方法的有效性。文献 13 提出了一种多能协调互补优化的评估方法，能有效实现储能、能源和可靠性服务的协同优化。文献 14以能量梯级利用为基础理论，建立综合能源系统的能量流交互机制，提出了区域综合能源系统中能量流与信息流之间交互的方法。文献15 引入分时电价调节策略,以实现平抑CCHP系统峰谷功率差的作用。文献 16 提出了典型 CCHP系统母线结构,并基于此建立了以经济调度为假设的日前调度模型。文献 17 在考虑天然气和电能不同费率结构及季节性差异的基础上，提出了一种满足风光气储互补CCHP系统优化调度方案，该方案能够平抑清洁能源的波动性并提高电能的消纳水平。文献 10 基于全生命周期分析设计了考虑太阳能的 CCHP系统,并对比了“以电定热”和“以热定电”两种策略下的运行结果。文献 18 将CCHP系统细分为电负荷、热负荷、冷负荷的不同类型,并以此对比了“以电定热”和“以热定电”策略下的运行结果。文献 19 提出考虑经济性和综合能效的CCHP系统双目标优化调度方法，冷热电三联供系统实行“以电定热”和“以热定电”的运行方式。文献 2 0 考虑了多个CCHP系统的交互运行,并提出以此降低系统的总运行成本。需要指出的是,现有研究一部分基于传统的“以电定热”和“以热定电”运行策略展开研究，这会导致一定的能量浪费。另一部分从数学的角度提出新的运行方案，但却未必具有非常清晰的物理含义。为此本文提出改进型以热定电运行模式,以提高CCHP系统的总体运行效率，降低运行成本。1CCHP 系统模型构建1.1系统供能方式分析CCHP系统的结构图如图1 所示。相较于传统的供能系统,用户的每种负荷均由多种设备协同满足。在微型燃气轮机发电的过程中会产生温度较高的废气，将这些废气收集后通过吸附式制冷机和热交换机为用户提供冷能和热能。蓄电池组为储能装置,储存系统的余电能,在电能不足一2 4一时令蓄电池组放电，蓄电池组的加入在一定程度上平抑了负荷的波动。如果微型燃气轮机不能满足用户对冷负荷和热负荷的需求，热能缺额将由燃气锅炉满足，电能缺额将由电网满足。来源P电网grid.in光伏能源FM微型燃MTPb,out气轮机池组H.H吸收式AR天然气AR制冷机FB燃气HB锅炉一天然气一电能冷能一热能图1CCHP系统的结构图1.2系统模型构建本文以图1的CCHP系统为建模对象。系统中，电力负荷主要由微型燃气轮机和光伏发电单元供应；冷负荷主要由电制冷机和吸附式制冷机组供应；热负荷主要由热交换机供应，且热交换机的热能来自于微型燃气轮机和燃气锅炉。（1）微型燃气轮机建模为PMFMT=mMTHMT=FMTn.(1-Mr)式中：FMT、H M T微型燃气轮机的燃气消耗量和余热回收量；PM微型燃气轮机驱动发电机产生的电功率；nMTn.一微型燃气轮机的电能生产效率和余热回收效率。（2）光伏发电单元建模为G-1+k(T-Tsrc)式中：Ppv光伏发电单元的实际电能输出；Psrc标准试验条件下光伏发电单元的额定输出；k一光伏发电单元的温度系数；G、T 一工作点的辐照度和温度；GsTc、T s i c标准试验条件下的辐照度和温度。（3）燃气锅炉建模为系统PeidolP负荷P电负荷PERER电制冷机Pbin冷负荷蓄电HHE热交换机.“热负(1)(2)(3)研究与分析电器与能效管理技术(2 0 2 3No.6)HcEFGB式中：Fc燃气锅炉的燃气消耗量；HcB燃气锅炉的制热功率；ncB燃气锅炉的热能生产效率。(4)电制冷机建模为QeR=MERTERPeR式中：QR电制冷机的制冷功率；ER电制冷机的运行状态，0 表示停机，1表示开机；mER电制冷机的冷能生产效率；PeR电制冷机消耗的电功率。(5)吸附式制冷机建模为QAR=MARARHAR式中：QAR吸附式制冷机的制冷功率；uAR吸附式制冷机的运行状态，0 表示停机，1表示开机；mAR吸附式制冷机的冷能生产效率；HAR吸附式制冷机制冷时消耗的热功率。(6)热交换机建模为H,=MHETHHME式中：HE热交换机的运行状态，0 表示停机，1表示开机；HH热交换机的制热功率；mHE热交换机的工作效率；H热负荷。(7)蓄电池组建模为E,(t)=E,(t-1)(1-mb)+nb,nP)式中：E(t)、E（t-1)t 和t-1时刻的电量；自放电速率；nb,inb,out充电和放电效率；充电和放电功率。1.3目标函数与性能指标1.3.1目标函数的构建对CCHP系统进行优化时,优化变量为X=Npv,N,N,NeB,NeR,NAR,NHE,Ngia式中：Npv、NM T、N,(4)mcB(5)(6)(7)Pa.oulb,innb,out(8)(9)光伏发电单元、微型燃气轮机、蓄电池组的安装容量；NCBNERNARNHE燃气锅炉、电制冷机、吸附式制冷机和热交换机的安装容量；Ngrid将含光伏能源的冷热电联产型的投资成本与运行成本考虑在内，目标函数表达式为(10)式中：CeconomyCgria Crel Com Cde一一系统购电成本、燃料成本、运行维护成本和折旧成本。其中，24gridCpurchase台24Csl(t)Psel(t)=124Cruel=Z CCo二t=1124nCde=8.760P(1+r,)4i-1式中：Pa（t）、Pa（t）时刻从微电网的购电量和售电量；Cpurchase(t)、Cs e l(t)t 时刻从微电网的购电价格和售电价格；n一设备种类数；Pc(t)t时刻燃气锅炉的输出功率；LHV.ngmCBKomiP(t)一一第i个设备的运行维护系数和在t时刻的输出功率；一2 5一与电网之间电力交互的上限。日运行总成本；(t)Ppuchaset+(11)PMr(t)Pcr(t)1LHVng24Ccost,imMTK。om.,P;(t)7;(1+r,)4i天然气低热值；燃气锅炉的工作效率；mCB(12)(13)P,(t)(14)电器与能效管理技术(2 0 2 3No.6)研究与分析ADC,C.cost.L、Pt o i一第i个设备的折旧年限和额定功率。1.3.2系统性能指标的选取本研究采用年总成本节约率（ATCSR）、锅炉节能率(BESR）、电能购买节约率（EISR)和一次能源节约率(PESR)这4个性能指标来评判系统的性能优劣，表达式分别为CATSP-CATCHPRATCs=CATSPRBEsCRESP-CBECHPCBEsPEIsp-EicCHPReIsEisPPecep-PecHeRprsPecsep式中：1RATCsCATSP-CATCHIPRBEsCBESP、CBECCH PReIsEIsp/EICCHPRpesPECSPPECCCHP1.4优化问题的主要约束(1)爬坡约束的表达式为P,(t)-P,(t-1)Pu式中：Pup爬坡功率的上限。一2 6 一第i个设备的年均折旧成本；第i个设备的单位容量安装成本；式中：P(t)t时刻微电网和蓄电池组之间第i个设备的年的交互功率，正数表示电池放折旧率，取值为电，负数表示电池充电；0.06;Peria(t)Pi(t)tt时刻的电力负荷；Per(t)tt时刻电制冷机的电力需求。（3）系统中的热功率平衡可表示为Hmr(t)+HcB(t)=HH(t)+HAr(t)lH(t)=nHHme(t)式中：H(t）、H c B（t)t 时刻微型燃气轮机产生的余热和燃气(15)锅炉产生的热能；HE(t)、H A r(t)t-t时刻热交换机和吸(16)附式制冷机消耗的热能；(17)Hi(t)、H H e(t)(18)（4）系统中的冷功率平衡可表示为CCHP系统与冷热电分供型QAr(t)+Qer(t)=QL(t)(SP）系统的年度总投资成本式中：QAR(t)、Q e r(t)t 时刻吸附式制冷机节约比；和电冷水机组产生SP系统和CCHP系统的年总的冷能；成本；QL(t)t 时刻冷负荷。CCHP系统与 SP 系统的能源2CCHP系统运行模式改进消耗节约比；SP系统和CCHP系统中燃气锅炉的燃料消耗量；电能购买节约率；SP系统和CCHP系统从电网购买的电量；次能源节约率；-SP系统和CCHP系统的一次能源消耗量。(19)(2）系统中的电功率平衡可表示为Ppv(t)+Pmr(t)+Pgrid(t)+P(t)=PL(t)+Per(t)电网输出功率（正值）或系统向电网输出功率（负值）；(21)t时刻热负荷和热交换机的热能需求。(22)2.1模式分析含光伏能源的CCHP系统中各设备之间均有着一定的联系，合理安排这些设备供应和需求之间的关系是降低运行成本的关键。为了提高系统的灵活性，本研究将蓄电池组加入到CCHP系统并在以电定热模式和传统以热定电模式的基础上提出了改进型以热定电模式。以电定热、以热定电和改进型以热定电模式各状态下 CCHP系统内的能量状况分别如表1表3所示。以电定热模式和以热定电模式的流程分别如图2、图3所示。改进型以热定电模式的流程如图4所示。(20)研究与分析电器与能效管理技术(2 0 2 3No.6)表1以电定热模式各状态下CCHP系统内的能量状况状态状态1(P+PeR)(Ppv+PMr)(PL+PeR)+Pb,in JPsnia=0,Ppb.n=Ppv+Pur-(P,+Per)状态2(PL+PER+Pb,in)0,Pb.in=0.4N,状态3(P,+PeR)(Ppv+Pb,out+PMr)Pgid=0,Pb,out=P,+PeR-(Ppv+PMr)(Ppv+Pbou+Prr)(P,+PeR)(Pgia+Ppv+Pb.ou+状态4PMT)Pb.out=0.4N,Pgrid=PL+PeR-(Ppv+Pmr+Pb,out)状态(HHE+HAR)HMT状态1HcB=0,HMr=HHE-HHRHMr(HHE+HAR)(HMr+HcB)状态2HMr=NMT,HcB=HHE+HuR-HMT(HMT+HcB)(HHE+HAR)状态3HMT=NMT,HcB=NCB状态相关状态HMr=H r.aleHMT(HHE+HHR)(HMT+HcB)状态1HMr=HMT.rle,Hcg=Hue+HuR-HMr(HMT+HcB)(HHE+HHR)状态2HMr=HMT.rate,HcB=NcBHamng=Hue+HArR-(Hur+Hena)(HHE+HHR)HMT状态3HcB=0,Hwaste=Hr-(He+HHr)设备电能输出表2 以热定电模式各状态下CCHP系统内的能量状况设备热能输出(1)(Pr+Ppv)(PL+PeR)(PMr+Ppv+Pb,out)Pur=(1-mm).n,Pb,oul=PL+PeR-(PMr+Ppv)(2)(Purm+Ppv+Pba)(Pl+PeR)(Pur+Ppv+Pb.al+Perd)Pgrid=PL+Per-(PMr+Ppv+Pp,.oul)Prat,out=0.4 bat(3)(P+PeER)(PMr+Ppv)(PL+PeR+Pb,n)Peria=0,Pb.n=Pur+Ppv-(P,+Per)(4)(PL+PeR+Pb,in)(PMr+Ppv)Perid=PMr+Ppv-(Pb.n+PL+Per)Pb.in=0.4N,PMT=NMT表3改进型以热定电模式各状态下CCHP系统内的能量状况设备热能输出Nkr.(1-mMr)n.mMT设备热能输出(1)HMT(HHE+HAR)(HcB+HMT)HMT=Pmr.(1-nm):n.mMTHcB=HHe+HAR-HMT(2)HcB+HMrHME+HARHMm=Pm.(1-nr)n.mMTHcB=NcBHvacaney=Hue+HAR-(Hcp+Hur)(3)HHE+HARHMTHwaste=Hur-(Hue+HAr)设备电能输出HMT设备电能输出(1)(PMr+Ppv)(P,+PeR)(PMr+Ppv+Pb,out)Pgid=0,Pb,ou=P,+PeR-(PMr+Ppv)(2)(Pm+Ppv+Pb.out)(PL+PeR)(PMr+Ppv+Pr.ou+Pgria)Pb,ou=0.4 batPgid=PMr+Ppv+Pb,out-(P,+PeR)Pb.n 0,PMr=PMT.nl=NMr(3)(PMr+Ppv)(P,+PeR+Pb,n)Pana=,Po.a=Paur+Ppv-(P,+Pur)(4)(P,+Per+P,.)(Par+Ppv)(P,+Per+Pb.n+PgiogridPand=Pur+Ppv-(Pb.na+P,+Per)Pb.in=0.4 N bat一.2 7 一电器与能效管理技术(2 0 2 3No.6)研究与分析以电定热模式光伏单元和微型燃气轮机出力是否满足电负荷需求和电制冷需求？YI蓄电池组充电，剩余电能出售电网状态1、状态2回收微型燃气轮机运行中产生的热能，为吸附式制冷机和热交换机设备提供热能图2 以电定热模式流程以热定电模式从微型燃气轮机中回收的热能是否满足吸附式制冷机和热交换机热能需求？YI回收的热能与吸附式制冷机和热交换机的热能需求匹配状态1微型燃气轮机产热的同时输出电能，并与光伏单元共同满足电制冷机与电力负荷需求图3以热定电模式流程2.1.1以电定热模式以电定热模式是指在系统中优先满足电能需求,然后再满足热负荷需求。该模式下,微型燃气轮机不能持续工作在额定功率状态，即微型燃气轮机的利用效率低。在本文研究的含光伏能源的CCHP系统中，是指微型燃气轮机和光伏发电单元在任何时刻产生的电功率应与电力负荷和电制冷机的电功率需求之和相匹配。如果微型燃气轮机和光伏发电单元供应的电能大于电力负荷和电制冷机的电功率需求，则剩余电力优先用于给蓄电池组充电，随后多余的电力将被出售给电网（此情况为表1中的一2 8 一改进型以热定电模式立微型燃气轮机运行在额定功率N从微型燃气轮机回收的热能是否满足吸附式制冷机和热交换机的热能需求？蓄电池组放电，YY电能缺额由电网满足回收的热能满足状态3、状态4吸附式制冷机和热交换机热能需求State1燃气锅炉补充燃气锅炉补充热能缺口状态2部分热能状态3微型燃气轮机产热的同时输出电能并与光伏单元共同满足电制冷机与电力负荷需求图4改进型以热定电模式流程状态1、状态2）。相反，如果微型燃气轮机和光伏N发电单元供应的电能小于电力负荷和电制冷机的电能需求,则电力缺额优先由蓄电池组满足,如果蓄电池组仍不能满足电力缺额，则由电网补足（此情况为表1中的状态3、状态4）。在优先满足燃气锅炉补充电能需求的基础上，利用微型燃气轮机产生的余热能缺口状态2、状态3N燃气锅炉补充热能缺口燃气锅炉输出是否越限？Y热来满足吸附式制冷机和热交换机的热能需求，与热能相关的能量关系如表1中设备热能输出式(1)式(3)。2.1.2以热定电模式以热定电模式是指在系统中优先满足热能需求,然后再满足电力负荷需求。与以电定热模式相似,以热定电模式下的微型燃气轮机也不能持续工作在额定功率状态下。针对本文所研究的系统，微型燃气轮机产生的余热应随时与吸附式制冷机和热交换机的热能需求相匹配（此情况为表2 中的状态1）。如果从微型燃气轮机中回收的余热不能满足热负荷和冷负荷的需求，那么燃气锅炉将被用于补充热能缺口（此情况为表2 中的状态2、状态3）。2.1.3改进型以热定电模式运行在以电定热模式和以热定电模式时，CCHP系统中均存在一定的能量浪费,且微型燃气轮机不能持续工作在额定功率状态下，设备的利用率较低。因此,在以热定电模式的基础上，令研究与分析电器与能效管理技术(2 0 2 3No.6)微型燃气轮机始终按额定功率工作，且令微型燃气轮机的热功率输出优先满足冷、热需求，并将此种工作模式定义为改进型以热定电模式。在改进型以热定电模式下，当微型燃气轮机和光伏发电单元产生的电能在某一时刻不能满足电力负荷和电制冷机的需求时，则蓄电池组优先用于补充电能缺额。如果蓄电池组仍不能补足电力缺口,则剩余缺口由电网补足,此时各设备电能输出如表3中的式（1）、式（2）。当微型燃气轮机和光伏发电单元产生的电能在某一时刻大于电力需求时,多余的电力首先用于对蓄电池组充电，然后将剩余电能出售给电网，改进型以热定电时各设备电能输出如表3中式（3）、式（4）。该模式下,若系统中余热的回收量不能满足吸附式制冷机和热交换机的需求，燃气锅炉将开始工作以弥补热能不足（情况为表3中的状态1、状态2）。若微型燃气轮机产生的热量大于需求，则将多余热能排放到空气中（状态3）。2.2目标函数优化基于新提出的改进运行模式，本文优化了目标函数为Cmin=C;+C2式中Cm最低成本；C,一运行成本；C,环保成本。运行成本包括购电和天然气的成本、运行维护总成本和设备折旧成本。环保成本包括了CO2、SO 2、NO.等系统运行过程中产生污染物的处理成本。最优经济模式下,应使系统运行成本与环保成本之和最小。2.3约束条件设定(1)电功率平衡约束:在 CCHP系统运行时，必须保证任意时刻系统内各发电单元所发电量满足系统用户所需电量，即P,=Pur+Ppvy+Pum+Pai式中：Pbal蓄电池向系统输出功率（正值)或从系统吸收功率（负值）。(2)热功率平衡约束为H,=QcBI+QBI式中：H一系统所需热功率；QcBIVQeI燃气锅炉与余热锅炉所提供热量。(3）冷功率平衡约束为CL=Qec+QAc式中：C一系统所需冷功率；Qec、Q A c 电制冷机和吸收式制冷机所产生制冷量。（4）发电单元出力限制约束为Pimin P,Pimax式中：P一一发电单元i出力；imax第i个发电单元出力下限与上限值。(5）爬坡功率约束为P:(t)-P(t-1)RupiLP,(t-1)-P,(t)Rdowni式中：P(t)、P(t-1)一第t与第t-1时刻第i个发电单元出力；RupiRdupidowni(6)蓄电池约束：由于频繁地充放电会影响到蓄电池的使用寿命，因此需对蓄电池的运行状(23)态进行约束，即Rsocmin Rsoc(t)Rsocmax式中：Rsoc(t)t 时刻蓄电池的 SOC;Rsocmin Rsocmur蓄电池最大放电功率。（7)联络线传输功率约束：当系统所需电量不足而向电网购电时，其传输电量不能超过联络线的最大传输容量值，即-PLmx Pgria(t)Pumx式中：PLmax联络线的最大传输容量。3算例分析(24)3.1基础数据为了评估所提运行模式的有效性，以美国能源部公布的某大型酒店为例进行算例验证。该酒(25)店需要为客户供应冷气、热水以及电能，是典型的CCHP 系统。应用飞蛾火焰算法支持向量机（IMFO-SVM）预测模型。大型酒店的负荷预测曲线如图5所一2 9 一(26)(27)(28)第i个发电单元最大增出力与最大减出力。(29)(30)蓄电池荷电状态上限和下限,取0.1 和0.9;(31)电器与能效管理技术(2 0 2 3No.6)研究与分析示。其中,CCHP系统由电负荷、热负荷与冷负荷构成,其他负荷量对于系统并不构成显著影响,故而在本文中进行忽略。CCHP系统中光伏发电单元的功率预测曲线如图6 所示。500电力负荷冷负荷400热负荷MX/率中3002001000246810121416 18202224时间/h图5大型酒店的负荷预测曲线300女光伏功率250MY/率2001501005000 24681012141618202224时间/h图6CCHP系统中光伏发电单元的功率预测曲线图6 为应用IMFO-SVM预测模型所得的CCHP系统中的光伏发电单元的功率预测曲线，每小时采集一个点。CCHP系统中设备的安装单价、折旧年限和运行维护因数如表4所示。由于本算例采用美国能源的数据，故单位为美元。算例中天然气单价取值为0.417 美元/m，天然气低热值取值为9.7 8 kWh/m。2.3表4CCHP系统中设备的安装单价、折旧年限和运行维护因数设备安装单价/折旧年限/设备类型(美元kW-)光伏发电单元1 500微型燃气轮机1133燃气锅炉50电制冷机162吸附式制冷机200蓄电池组200热交换机33一30 一CCHP系统中各设备的固有约束如表5所示。模型由改进型IMFO算法求解。表5CCHP系统中各设备的固有约束约束类型光伏系统的容量约束微型燃气轮机的容量约束CCHP与电网的电能交换约束电池的容量约束燃气锅炉的容量约束电池的充放电约束3.2目标函数值优化结果CCHP系统优化目标函数值如表6 所示。运行在改进型以热定电模式下的系统日运行总成本比以热定电模式下的低34.7 3美元，占总成本的4.60%，运行在改进型以热定电模式下的系统日运行总成本比以热定电模式下的低8.8 5美元，占总成本的3.47%。相比于传统的以电定热模式和传统的以热定电模式，所提改进型以热定电模式下运行系统的日运行总成本更少，且与改进引力搜索算法（IGSA）相比,IMFO算法具有更好的女优化性能。表6 CCHP系统优化目标函数值运行模式日运行总成本/美元以电定热755.68以热定电746.83改进型以热定电720.953.3系统性能指标CCHP系统性能指标计算结果如表7 所示。以电定热模式下的RATcs值均近似为2 0,以热定电模式和改进型以热定电模式下的RATCs值均近似为-2 3。根据RATcs的定义,负值表示CCHP系统的投资成本高于 SP系统。由Reis的计算结果可知，3种运行模式下向电网购买的电量比SP系Kom.i/统节省了44%以上。系统的Reis为6 1.8 5%，大a(美元kWh-l)200.002 05150.026100.002 7100.001 6100.002 450.001 06100.001单位kWkWkWkWkWkW幅度降低了从电网购买的电能，节约了电能购买成本。各运行模式下Rpes均大于2 4%，且在改进型以热定电模式下可以超过36%。综上所述，在本研究中提出型改进的以热定电模式下,CCHP系统的燃料消耗量和电能购买量都得到了很大程度的降低。范围(0,400)(0,500)(0,400)(0,max(E)(0,500)(0,0.4N bat)研究与分析电器与能效管理技术(2 0 2 3No.6)表7（CCHP系统性能指标计算结果运行模式RATCS以电定热-20.812 6以热定电23.337 4改进型以热定电-2 3.337 03.4系统运行情况IMFO算法优化后以改进型以热定电模式运行的CCHP系统的电功率平衡如图7 所示。在1:006:00期间，微型燃气轮机和电网是主要的电能来源,承担了所有的供电任务，而在7:0 0 一16：0 0 期间，光伏发电单元和微型燃气轮机负责供电任务，光伏发电单元的使用大幅度减小了CCHP中化石燃料的消耗。在17:0 0 2 4:0 0 期间,光伏输出为0,供电任务由微型燃气轮机和电网完成。500PMrPPvPsriaP,-P,+PeR400MY/率300200100024681012141618202224时间/h图7 IMFO算法优化后以改进型以热定电模式运行的CCHP系统的电功率平衡为了评估CCHP系统的热功率平衡和冷功率平衡,需要分析系统的结构。在本研究所涉及的CCHP系统中，热负荷由热交换机满足，冷负荷由电制冷机和吸附式制冷机共同满足。冷负荷的供能设备含有电力制冷设备，系统中的电能来源多种多样,因而实际运行中冷负荷总能得到满足。只要供热设备（微型燃气轮机和燃气锅炉)满足吸附式制冷机和热交换机的热需求之和，系统就满足热功率平衡和冷功率平衡。由图6 可知，总体上热功率基本不变，冷功率则有波动，但都能很好满足系统的负荷需要。改进型以热定电模式下IMFO下算法的收敛曲线如图8 所示。本模型在迭代约42 0 次实现收敛。因此本文提出的算法能够满足计算所需要的1800ReIsRpEs0.445 20.248 50.564 00.331 20.618 50.361 1720.981600720.96720.94400720.921200720.9040041042043044010008006004002000501100150200250300350400450500选代次数/次图8 改进型以热定电模式下IMFO算法的收敛曲线时效性，具有较好的实用价值。4 结语本文开展了含光伏能源的CCHP系统的运行和优化研究，搭建了含有微型燃气轮机、光伏发电单元、燃气锅炉和蓄电池组等在内的CCHP系统，并基于以热定电模式和以电定热模式提出了改进型以热定电模式。先对含光伏微源的CCHP系统结构进行了介绍，并阐述了其与传统分供系统运行方式的区别。针对含光伏的CCHP系统动态经济调度问题,构建了包括系统运行成本与环保成本在内的总运行成本目标函数，并通过实例研究验证了所提方法的有效性。（1)由于CCHP系统涉及的设备种类和数量较多,因而投资成本高于冷热电分供型系统，但由于光伏发电单元的使用，3种运行模式下向电网购买的电量比冷热电分供型系统节省了44%以上。(2)相比于以电定热模式和以热定电模式，改进型以热定电模式下系统的日运行总成本最低，提高了系统运行的经济性和系统能源管理的有效性。(3)各运行模式下系统的一次能源节约率均大于2 4%，且采用同种优化方法时改进型以热定电模式下一次能源节约率最大，即提出的改进型以热定电模式使得CCHP系统的燃料消耗量得到了很大程度的降低。【参考文献】1文刘中民.绿色发展的必由之路N/OL.http:/ 魏大钧，张承慧，孙波.计及变负荷特性的小型冷一31一电器与能效管理技术(2 0 2 3No.6)研究与分析热电联供系统经济优化运行研究J.电网技术，2015,39(11):38-44.3引张抗，于洋.对于非常规天然气补贴“新政”的几点认识 J.天然气工业，2 0 19.39（11）：12 6-131.4木林顺富，刘持涛，李东东，等.考虑电能交互的冷热电区域多微网系统双层多场景协同优化配置J.中国电机工程学报，2 0 2 0.40（5）：140 9-142 1.5 1DOLARA A,LAZAROIU G C,LEVA S.Experimentalinvestigation of partial shading scenarios on PV（p h o t o v o lt a ic）m o d u le s J.En e r g y,2 0 13.55:466-475.6GU W,TANG Y,PENG S,et al.Optimal configurationand analysis of combined cooling,heating,and powermicrogrid with thermal 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