基于Homer的分布式能源站配置及冷能控制运行策略研究

柯冬冬++俞铁铭++张钟平++梁晶

摘要：指出了随着火电机组的快速发展，我国日益呈现出火电过剩的现象，而分布式能源拥有超过75%的一次能源利用率，更符合能源的可持续发展道路。针对某分布式能源站给出了多能互补的经济性配置方案，并根据夏季负荷特点提出了冷能最优的控制运行策略。

关键词：分布式能源；Homer；运行策略

中图分类号：TK01

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12021202

1引言

隨着全球经济的快速发展，能源日益短缺，环境日益恶化，各国都开始大力发展可再生能源，并坚持着保护环境为发展能源的宗旨。近10年来，随着我国大力发展电力，尤其是火电装机容量的快速增长，我国火电过剩的问题凸显。针对这一现象，我国开始寻求科学的可持续能源发展道路，对于火电逐渐采取去产能的措施，大力发展分布式能源，提高一次能源利用率，以太阳能、风能和生物质能为代表的可再生能源也在快速发展。多能互补的天然气分布式能源也在国内的多个电力集团中逐渐发展开来，国家能源局和各地方政府也大力支持天然气分布式能源的开发。未来的一段时间，天然气分布式能源将在国内得到大力的发展。本文针对某分布式能源站，提出多能源互补的配置方案。

2工程概况

某分布式能源站有2台315kW等级的燃气内燃发电机组，1台容量约0.35t/h的余热锅炉，1台烟气型溴化锂机组，1台蒸汽型溴化锂机组，冰蓄冷设备，储热设备和其它辅助设备。能源站的用途是给工作园区提供电力和供能，夏季制冷，冬季供暖。为了实现多能互补智慧能源和增加可再生能源，能源站需要增设光伏发电，为优化微网建设，增设电池储能。综合投资成本及后期运行维护成本，尽可能降低储能电池的比例，尽可能提高可再生能源的利用。基于改进后的能源站，提出冷热能量控制运行策略。

能源站供能区域夏季空调设计日尖峰冷负荷约为1820 kW，冬季空调设计日尖峰热负荷约为883 kW。夏季设计日全天冷负荷为18200 kW·h，冬季设计日全天热负荷8830 kW·h，详见表1。

3容量配置

分布式能源站是根据具体需求规划建设的能源供给方式，具有特殊性，每个能源站的设计都会有所区别，例如以热定电和以电定热就是不同的数次设计和运行方式，所以分布式能源站的各种设备的容量要根据具体需求而定。在能充分满足需求的情况下，应当尽量结合当地的可再生能源资源，多使用可再生能源，减少化石能源对环境的污染。本文主要为已有的分布式能源站增设电池储能和光伏发电。

本文采用Homer软件，建立了能源站经济模型，如图1所示，输入已知设备的一次性投资成本、更换成本、运维成本等信息，增设多种储能和光伏方案，结合当地的光资源情况，通过软件计算，最终选定增设光伏发电100 kW，电池储能100 kW。

4冷能控制运行策略

本文能量控制运行策略主要针对制冷工况下冷能的运行控制展开研究。由机组负荷和夏季负荷表可知，溴化锂机组功率不足以满足供冷需求，不足部分由冰蓄冷和制冷机提供。因为能源站所在地区实行峰谷电价，所以夜间低价蓄冷，日间融冰供冷是十分经济的方法，不足的冷需求用溴冷机和电制冷机提供。具体控制运行策略如图2所示。

23：00～8：00：电制冷进行冰蓄冷，达到最大蓄冷量。

8：00～11：00：溴化锂机组额定负荷制冷，不足部分由融冰供冷。

11：00～13：00：电价为谷价，改用电制冷满负荷运行，不足部分由融冰供冷。

13：00～18：00：溴化锂机组额定负荷制冷，不足部分由制冷机和融冰制冷提供，保证融冰全部使用。

微网处于并网状态，光伏发电系统最大输出，自发自用，内燃机发电随溴冷机负荷需求变工况调节，能源站总发电有余电就上网。图2是在设定负荷下的运行方式，如果随着天气变化，冷负荷需求下降，冷能控制运行遵循以下原则：

由于峰谷电价存在，优先使用冰蓄冷；

其次使用溴化锂机组制冷；

使用平峰电价时的电制冷。

5结论

在已有的某分布式能源的基础上，通过Homer仿真，计算出最合理的光伏和蓄电池容量配置，在峰谷电价的形势下，采用最经济的谷价蓄冷，峰价融冰，溴化锂与电制冷相互结合的方式运行，达到最经济的运行方式。

2017年6月绿色科技第12期

柯冬冬，等：基于Homer的分布式能源站配置及冷能控制运行策略研究

能源及节能

参考文献：

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