團(tuán)隊(duì)介紹

尹斌鑫

尹斌鑫，博士研究生，研究方向包括壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、電力系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃、綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行等。曾參與國(guó)家973計(jì)劃課題（超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成機(jī)理與優(yōu)化設(shè)計(jì)）和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（大規(guī)模先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)），以及國(guó)家自然科學(xué)研究基金面上項(xiàng)目（先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建模及電網(wǎng)協(xié)同調(diào)度技術(shù)研究）等。

苗世洪

苗世洪，博士，華中科技大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，湖北省電機(jī)工程學(xué)會(huì)理事、電力系統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)主任委員，中國(guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)壓縮空氣儲(chǔ)能分委會(huì)委員，長(zhǎng)期從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)化、配電網(wǎng)與微網(wǎng)新技術(shù)、壓縮空氣儲(chǔ)能建模及應(yīng)用，電力系統(tǒng)與綜合能源系統(tǒng)智能調(diào)度與自動(dòng)化等方面的教學(xué)、研究與裝備研發(fā)工作，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文143篇 (其中EI論文90篇，SCI論文33篇) 。近年來(lái)主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題1項(xiàng)，主持國(guó)家自然科學(xué)研究基金項(xiàng)目3項(xiàng)，參與了多項(xiàng)國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目、863計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家電網(wǎng)公司總部科技項(xiàng)目等。

導(dǎo)語(yǔ)

先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能(AA-CAES)是一種大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)，其成本低、無(wú)需燃料，且具有冷-熱-電聯(lián)儲(chǔ)聯(lián)供的能力，在綜合能源系統(tǒng)(IES)中能發(fā)揮出其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。根據(jù)IES的運(yùn)行情況，對(duì)AA-CAES電站進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，能切實(shí)反映AA-CAES電站應(yīng)用于IES后所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)AA-CAES技術(shù)的推廣和應(yīng)用具有重要意義。

項(xiàng)目研究背景

除AA-CAES電站之外，其他輔助設(shè)備，如蓄電池和電轉(zhuǎn)氣裝置等，亦能提升IES運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。不同輔助設(shè)備的成本、壽命和帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益各不相同，如何結(jié)合IES的實(shí)際運(yùn)行情況和輔助設(shè)備自身的特點(diǎn)，分析各輔助設(shè)備對(duì)IES經(jīng)濟(jì)性的影響顯得至關(guān)重要。

論文方法及創(chuàng)新點(diǎn)

針對(duì)AA-CAES電站的經(jīng)濟(jì)性分析問(wèn)題，本文首先考慮各輔助設(shè)備參與IES運(yùn)行的情況，建立了其全壽命周期經(jīng)濟(jì)評(píng)估模型。為了反映IES的運(yùn)行情況與成本，該文考慮其主要設(shè)備的協(xié)調(diào)互動(dòng)，建立了大規(guī)模IES的優(yōu)化調(diào)度模型。

基于上述模型，得到了含不同輔助設(shè)備時(shí)IES的優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果。最后結(jié)合各輔助設(shè)備的安裝成本、置換成本、維護(hù)成本等全壽命周期成本與IES運(yùn)行成本，對(duì)比分析了AA-CAES電站與其他輔助設(shè)備在IES中的經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)。含各輔助設(shè)備的IES結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 綜合能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）IES經(jīng)濟(jì)性評(píng)估模型

IES總成本計(jì)算如下：

（2）IES優(yōu)化運(yùn)行模型

該部分包括兩方面：IES中各設(shè)備的運(yùn)行約束與冷、熱、電備用能力約束；IES的功率平衡約束，冷、熱、電備用需求約束和棄風(fēng)約束等其他約束。

（3）算例分析結(jié)果

為了對(duì)比分析AA-CAES電站和蓄電池儲(chǔ)能的效益，并分析P2G裝置對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效益的影響，本文設(shè)置了多個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行分析，各場(chǎng)景說(shuō)明見(jiàn)表1。

表1 場(chǎng)景介紹

各場(chǎng)景下IES的運(yùn)行成本、輔助設(shè)備的日均投資成本和日均固定維護(hù)成本、燃料成本和IES總成本見(jiàn)表2。

其中，IES運(yùn)行成本為IES全年日均運(yùn)行成本，該成本基于夏季、冬季和過(guò)渡季典型日數(shù)據(jù)，并根據(jù)各典型日在一年中所占比例進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得到；燃料成本為IES運(yùn)行成本中除去輔助設(shè)備可變維護(hù)成本的部分；投資成本為AA-CAES電站、P2G裝置或蓄電池電站等輔助設(shè)備的日均投資成本，由安裝成本和置換成本兩部分構(gòu)成；固定維護(hù)成本為輔助設(shè)備的日均固定維護(hù)成本；總成本Ctotal為IES運(yùn)行成本、輔助設(shè)備的日均投資成本與日均固定維護(hù)成本之和。

表2 不同場(chǎng)景下IES成本（單位：$）

結(jié)論

文章建立了含AA-CAES電站和電轉(zhuǎn)氣裝置的IES優(yōu)化運(yùn)行模型，并采用該模型計(jì)算了各輔助設(shè)備對(duì)IES運(yùn)行成本的影響，在此基礎(chǔ)上對(duì)AA-CAES電站、電轉(zhuǎn)氣裝置和蓄電池電站等輔助設(shè)備進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析，得到了以下結(jié)論：

• 1）AA-CAES電站能有效降低IES運(yùn)行成本，并提高IES的能量利用效率，大規(guī)模IES在建成大容量的AA-CAES電站后IES總成本有所下降；
• 2）在IES建設(shè)成熟前，AA-CAES電站可不參與供冷和供熱，僅用于電力單能流場(chǎng)景，此時(shí)AA-CAES電站仍具備一定的經(jīng)濟(jì)效益；
• 3）由于蓄電池電站的壽命較短，因此，建成與AA-CAES電站相同容量的蓄電池電站后，IES的總成本大于建設(shè)蓄電池電站前的IES總成本；
• 4）電轉(zhuǎn)氣裝置能減小IES的運(yùn)行成本與燃料成本，與AA-CAES電站組合能進(jìn)一步減小上述成本，但在沒(méi)有碳排放補(bǔ)貼的情況下不具備經(jīng)濟(jì)效益。

引用本文

尹斌鑫, 苗世洪, 李姚旺, 張松巖, 王吉紅. 先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能在綜合能源系統(tǒng)中的經(jīng)濟(jì)性分析方法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2020, 35(19): 4062-4075. Yin Binxin, Miao Shihong, Li Yaowang, Zhang Songyan, Wang Jihong. Study on the Economic Analysis Method of Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage in Integrated Energy System. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(19): 4062-4075.