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ag表示燃气发电机的转化系数;Pgas表示燃气发电机发出的有功功率。典型CHP机组的燃烧涡轮机通过燃烧天然气、石油或沼气发电并使用热回收装置从涡轮机中捕获热量。为了加强电力、天然气和热力之间的耦合效果本章算例中将热力子系统中的CHP机组设为燃气CHP机组将电、气、热三种能源通过燃气 CHP机组进行耦合。与燃气发电机组相同燃气CHP机组消耗天然气发出有功功率两者间的转化关系与也为3.3 电-气-热综合能源最优多能流模型为了实现综合能源系统的低碳经济运行本节构建了计及碳排放成本的综合能源系统多时段最优多能流线性求解模型该模型以最小化综合能源系统总运行成本和碳排放成本为目标函数其总运行成本包括燃煤发电机组、燃气发电机组、CHP机组的运行成本和天然气源的出力成本。同时由于不同的发电机组消耗的燃料不同发出每单位电功率排放的二氧化碳量也是不同的。本节使用碳排放系数来计算不同发电机组的碳排放量并通过碳税(carbon tax)计算综合能源系统碳排放成本。3.3.1 目标函数3.3.2 约束条件本节建立的综合能源系统最优多能流优化调度模型除需要满足第2章中提到的电力子系统、天然气子系统和热力子系统的基本等式约束和不等式约束条件之外同时还需要满足耦合环节约束条件。此外还需要满足电、气、热能量平衡约束。3.3.3 求解方法本文第2章中对天然气管道流量方程进行了线性化处理将综合能源系统模型转化为混合整数线性规划模型。针对本章构建的综合能源系统优化模型选用分支定界法进行求解并通过GAMS软件调用Cplex求解器对本章所构建的模型进行统一求解。3.4 算例分析3.4.1 PJM-5节点电力系统-7节点天然气系统-6节点热力系统算例本节对 PJM-5节点电力系统、7节点天然气系统和6节点热力系统耦合而成的综合能源系统进行研究。耦合而成的电-气-热综合能源系统示意图如图3-1所示。在该算例中将PJM-5节点电力系统中的1节点的两台发电机均设为燃气发电机所消耗的天然气分别由7节点天然气系统的节点1和节点3提供;5节点处的发电机设置为CHP机组该CHP机组同时作为热源连接在6节点热力系统的节点1处。7节点天然气系统包含2个气源和3个天然气负荷。热力系统中的热源包括两台CHP机组和一台电锅炉电锅炉所消耗的电功率由CHP机组提供。将两台CHP机组均设为燃气机组所消耗的天然气由天然气系统的节点2提供。电力子系统、天然气子系统和热力子系统的详细网络参数见附录A其中热力子系统的参数参照文献[37]。3.4.2 IEEE-39节点电力系统-比利时20节点天然气系统-6节点热力系统算例由P.JM-5节点电力系统、7节点天然气系统和6节点热力系统耦合而成的综合能源系统已经证明了所提模型在降低碳排放和降低总成本上的准确性和有效性。本节继续对由IEEE-39节点电力系统、比利时20节点天然气系统和6节点热力系统耦合而成的综合能源系统进行研究耦合而成的电-气-热综合能源系统示意图如图3-5所示。该算例将IEEE-39节点电力系统中的33、37节点的两台发电机均设为燃气发电机所消耗的天然气分别由比利时20节点天然气系统的节点6和节点19提供;30 节点处的发电机设置为CHP机组该CHP机组同时作为热源连接在6节点热力系统的节点1处。比利时20节点天然气系统包含6个气源和9个天然气负荷。6节点热力系统中的热源包括一台CHP机组和一台电锅炉电锅炉所消耗的电功率由CHP机组提供。为了增加电、气、热之间的耦合强度将CHP机组设为燃气机组所消耗的天然气由天然气系统的节点3提供。IEEE-39节点电力子系统数据取自MATPOWER工具包中的标准数据天然气子系统详细网络参数见附录B热力子系统数据与上一节相同。(1)电力数据二阶锥模型数据与matpower39节点相同其中2台发电机改成燃气发电机总共10台发电机组总装机容量6967MW总电力负荷5941.5MW。电网节点33燃气轮机气网节点6供气电网节点37燃气轮机气网节点19供气电网节点30CHP机组气网节点3供气是热网节点1的热源其余7个电源节点燃煤机组IEEE-39节点电力系统包含10台发电机组总装机容量为6967MW总电力负荷为5941.5MW。燃煤机组和燃气机组的发电成本系数如表3-5所示。比利时20节点天然气子系统中包含有6个气源9个燃气负荷。其中包括7个常规燃气负荷和2个燃机发电机负荷总负荷为2.4608。天然气子系统中气源的出力成本分别设置为0.085(#1-3气源)和0.062(1#4-6气源)。(2)天然气子系统气源基本参数如表3-6所示。热力子系统中包含有1台CHP机组、1台电锅炉和3个热负荷总负荷为50MW。其中电锅炉的电热比系数取为0.8其热出力上限设为30MW。CHP机组的基本参数如表3-7所示。(3)附录B比利时20节点天然气系统数据运行结果图参考文献文章中一些内容引自网络会注明出处或引用为参考文献难免有未尽之处如有不妥请随时联系删除。(文章内容仅供参考具体效果以运行结果为准)第五部分 Matlab代码、数据、文章下载资料获取更多粉丝福利MATLAB|Simulink|Python资源获取