参与风电消纳的空气源热泵和储热集成供热系统优化与运行策略研究

摘要

【目的】以风能为代表的新能源具有随机波动性强的特点，因此，高比例新能源接入对电力系统的供能安全提出了严峻挑战。本文提出了单级空气源热泵与储热集成的建筑供热系统，可在用电高峰期减少设备的电力消耗，并将部分用电需求转移至风电充沛时段，以同时达到电力调峰和新能源消纳的目的。【方法】基于真实的电价结构、风电数据、室外气象数据，对该系统在典型建筑中的运用进行了TRNSYS动态模拟。在实现系统优化设计的基础上，从能耗、运行成本、消纳潜力等多个角度出发，确定了系统的运行策略。【结果】研究发现，对于特定的应用场景，存在水箱容积与储热温度的最优组合，采用辅助电加热提升储热温度是单级空气源热泵参与风电消纳的必要条件。对于示例建筑，采用优化的运行策略可在满足用户用热需求的前提下，节省供暖季运行成本13%，减少非可再生电力消耗11%，并实现风电消纳3 348kWh。研究结果可助力建筑行业的绿色低碳发展，并进一步提升电网对新能源的消纳能力。

关键词

风力发电 / 新能源消纳 / 供热系统 / 运行策略 / TRNSYS模拟