考虑建筑储能特性的高铁站综合能源系统规划方法

doi:10.3969/j.issn.1000－7229.2020.03.002

电力建设 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (3): 13-22.doi: 10.3969/j.issn.1000－7229.2020.03.002

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考虑建筑储能特性的高铁站综合能源系统规划方法

付建民1，杨斌2，王小君1，孙庆凯1，张义志1，和敬涵1，张放1

1.北京交通大学电气工程学院，北京市100044；2.中国铁路总公司工程管理中心，北京市100844

出版日期:2020-03-01
作者简介:付建民（1995），男，硕士研究生，主要从事综合能源系统规划与运行方面的研究工作；杨斌（1974），男，博士，高级工程师，主要从事高速铁路路基、桥梁、防风以及水域施工等方面研究工作；王小君（1978），男，博士，副教授，博士生导师，通信作者，主要从事综合能源的规划与运行、人工智能在能源系统中的应用等方面的研究工作；孙庆凯（1992），男，博士研究生，主要从事人工智能在综合能源系统中的应用的研究工作；张义志（1994），男，博士研究生，主要从事综合能源系统运行优化等方面的研究工作；和敬涵（1964），女，博士，教授，博士生导师，主要从事智能电网、新能源接入及主动配电网保护、轨道交通电气化等方面的研究工作；张放（1988），男，博士，副教授，硕士生导师，主要从事综合能源系统信息融合及优化调控同步测量及控制、电力系统广域闭环控制、交通能源系统等方面的研究工作。
基金资助:
中国铁路总公司科技研究开发计划（P2018G004）

Planning of Integrated Energy System for High-Speed Railway Station Considering Energy Storage of Buildings

FU Jianmin1, YANG Bin2, WANG Xiaojun1, SUN Qingkai1, ZHANG Yizhi1, HE Jinghan1, ZHANG Fang1

1. School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China；2. Engineering Management Center of China Railway Corporation, Beijing 100844,China

Online:2020-03-01
Supported by:
This work is supported by the Science and Technology Research and Development Plan of China Railway Corporation（No. P2018G004）.

摘要/Abstract

摘要： 高铁站内含有冷热电等多种负荷，是综合能源系统（integrated energy system，IES）的典型应用场景之一，同时相比常规工业园区，高铁站体巨型空腔具有明显的储能特性。文章针对国内某新型高铁站的规划设计，提出了一种考虑高铁站站体建筑储能特性的综合能源系统规划方法。首先建立了综合能源系统的供能框架，在此基础上基于高铁站的建筑特性及站内温度搭建了建筑储能系统模型，之后将该模型集成到综合能源系统框架中。整体规划以年化成本为优化目标，并考虑相应的温度舒适性成本，采用双层优化的方法对系统进行优化。仿真结果表明了所提方法的有效性和合理性。

关键词: 综合能源系统（IES）, 高铁站, 优化规划, 建筑储能

Abstract: The high-speed railway station contains various loads such as cooling, heat and electricity, which is a typical application scenario of the integrated energy system （IES）. At the same time, compared with conventional industrial parks, a high-speed railway station as a giant cavity building has good energy storage characteristics. In view of the planning of a new high-speed railway station, this paper proposes an optimized planning method for integrated energy system considering the energy storage characteristics of buildings. Firstly, the energy supply framework of the integrated energy system is established. On this basis, considering the building characteristics and the controllability of the temperature inside the station, the model of the energy storage system is built, and the corresponding comfort cost is considered. Then the model is integrated into the integrated energy system framework. The overall planning takes the total annual cost as the optimization goal and the system is optimized by a two-layer optimization method. The simulation results show the effectiveness and rationality of the proposed method.

Key words: integrated energy system（IES）, high-speed railway station, optimal planning, building energy storage

中图分类号:

TM 73

付建民，杨斌，王小君，孙庆凯，张义志，和敬涵，张放. 考虑建筑储能特性的高铁站综合能源系统规划方法[J]. 电力建设, 2020, 41(3): 13-22.

FU Jianmin, YANG Bin, WANG Xiaojun, SUN Qingkai, ZHANG Yizhi, HE Jinghan, ZHANG Fang. Planning of Integrated Energy System for High-Speed Railway Station Considering Energy Storage of Buildings[J]. Electric Power Construction, 2020, 41(3): 13-22.

参考文献

［1］ORECCHINI F, SANTIANGELI A. Beyond smart grids：The need of intelligent energy networks for a higher global efficiency through energy vectors integration［J］. International Journal of Hydrogen Energy, 2011, 36（13）： 8126-8133.
［2］GU W, WU Z, BO R, et al. Modeling, planning and optimal energy management of combined cooling, heating and power microgrid： A review［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 2014, 54： 26-37.
［3］邵成成, 王锡凡, 王秀丽, 等. 多能源系统分析规划初探［J］. 中国电机工程学报, 2016, 36（14）： 3817-3829.
SHAO Chengcheng, WANG Xifan, WANG Xiuli, et al. Probe into analysis and planning of multi-energy systems［J］. Proceedings of the CSEE, 2016, 36（14）： 3817-3829.
［4］贾宏杰, 穆云飞, 余晓丹. 对我国综合能源系统发展的思考［J］. 电力建设, 2015, 36（1）： 16-25.
JIA Hongjie, MU Yunfei, YU Xiaodan. Thought about the integrated energy system in China［J］. Electric Power Construction, 2015, 36（1）： 16-25.
［5］周丰, 孙洪涛. 新时代背景下中长期规划高速铁路网适应性探讨［J］. 铁道标准设计, 2019, 63（11）： 30-34.
ZHOU Feng, SUN Hongtao. Discussion on the adaptability of the medium and long-term high-speed railway network planning for a new era［J］. Railway Standard Design, 2019, 63（11）： 30-34.
［6］宋歌, 刘燕, 朱丹丹, 等. 铁路客站用能现状及其影响因素分析［J］. 暖通空调, 2013, 43（4）： 85-90.
SONG Ge, LIU Yan, ZHU Dandan, et al. Energy-using status and influence factors of railway stations［J］. Heating Ventilating & Air Conditioning, 2013, 43（4）： 85-90.
［7］于波, 孙恒楠, 项添春, 等. 综合能源系统规划设计方法［J］. 电力建设, 2016, 37（2）： 78-84.
YU Bo, SUN Hengnan, XIANG Tianchun, et al. Planning design method of integrated energy system［J］. Electric Power Construction, 2016, 37（2）： 78-84.
［8］刘源, 杨军, 杨丙权, 等. 考虑"风-光-荷-储"联合运行的配电网双层规划方法［J］. 电力建设, 2017, 38（11）： 87-96.
LIU Yuan, YANG Jun, YANG Bingquan, et al. Bi-level planning method for distribution network with 'WT-PV-load-ESS'［J］. Electric Power Construction, 2017, 38（11）： 87-96.
［9］KHODAEI A, BAHRAMIRAD S, SHAHIDEHPOUR M. Microgrid planning under uncertainty［J］. IEEE Transactions on Power Systems, 2015, 30（5）： 2417-2425.
［10］LI B, ROCHE R, MIRAOUI A. Microgrid sizing with combined evolutionary algorithm and MILP unit commitment［J］. Applied Energy, 2017, 188： 547-562.
［11］仇知, 王蓓蓓, 贲树俊, 等. 计及不确定性的区域综合能源系统双层优化配置规划模型［J］. 电力自动化设备, 2019, 39（8）： 176-185.
QIU Zhi, WANG Beibei, BEN Shujun, et al. Bi-level optimal configuration planning model of regional integrated energy system considering uncertainties［J］. Electric Power Automation Equipment, 2019, 39（8）： 176-185.
［12］周灿煌, 郑杰辉, 荆朝霞, 等. 面向园区微网的综合能源系统多目标优化设计［J］. 电网技术, 2018, 42（6）： 1687-1697.
ZHOU Canhuang, ZHENG Jiehui, JING Zhaoxia, et al. Multi-objective optimal design of integrated energy system for park-level microgrid［J］. Power System Technology, 2018, 42（6）： 1687-1697.
［13］徐雨田, 廖清芬, 刘涤尘, 等. 市场环境下考虑主动管理措施的双层综合能源规划方法［J］. 电力系统自动化, 2018, 42（18）： 114-122.
XU Yutian, LIAO Qingfen, LIU Dichen, et al. Bi-level integrated energy planning method considering active management measures in electricity market environment［J］. Automation of Electric Power Systems, 2018, 42（18）： 114-122.
［14］黄保民, 朱建章. 北京南站冷热电三联供系统探讨［J］. 暖通空调, 2010, 40（5）： 15-19.
HUANG Baomin, ZHU Jianzhang. Discussion of CCHP system in Beijing south railway station［J］. Heating Ventilating & Air Conditioning, 2010, 40（5）： 15-19.
［15］靳小龙, 穆云飞, 贾宏杰, 等. 融合需求侧虚拟储能系统的冷热电联供楼宇微网优化调度方法［J］. 中国电机工程学报, 2017, 37（2）： 581-591.
JIN Xiaolong, MU Yunfei, JIA Hongjie, et al. Optimal scheduling method for a combined cooling, heating and power building microgrid considering virtual storage system at demand side［J］. Proceedings of the CSEE, 2017, 37（2）： 581-591.
［16］雷金勇, 于力, 郭晓斌, 等. 考虑电热气耦合的综合能源系统规划方法［J］. 电力系统及其自动化学报, 2019, 31（1）： 19-24.
LEI Jinyong, YU Li, GUO Xiaobin, et al. Planning method for integrated energy system with the consideration of coupling among power, heat, and gas［J］. Proceedings of the CSU-EPSA, 2019, 31（1）： 19-24.
［17］姚国琦. 解读《室内空气质量标准》［C］//第2届中国家用/商用中央空调应用技术研讨会论文集. 上海： 2003： 105-106.
［18］李传成, 李保峰, 陈宏. 高架铁路客站整体自然通风节能策略研究［J］. 建筑学报, 2011（1）： 105-109.
LI Chuancheng, LI Baofeng, CHEN Hong. Study on energy-saving tactics of integrated natural ventilation for elevated railway station［J］. Architectural Journal, 2011（1）： 105-109.
［19］BUONOMANO A, PALOMBO A. Building energy performance analysis by an in-house developed dynamic simulation code： An investigation for different case studies［J］. Applied Energy, 2014, 113： 788-807.
［20］CRISTOFARI C, NORVAIIEN R, CANALETTI J L, et al. Innovative alternative solar thermal solutions for housing in conservation-area sites listed as national heritage assets［J］. Energy and Buildings, 2015, 89： 123-131.

[1]	李湘旗，禹海峰，李欣然，章德，蒋星，朱思睿，陈长青. 考虑储能系统动态全寿命周期特性的多功能应用需求规划方法[J]. 电力建设, 2020, 41(1): 45-54.
[2]	张涌新，沈弘，文俊. 面向综合需求响应的综合能源系统储能控制面向综合需求响应的综合能源系统储能控制[J]. 电力建设, 2019, 40(9): 43-51.
[3]	钟永洁，谢东亮，孙永辉，翟苏巍，常福刚，张明理. 考虑能源子系统与储能的综合能源系统优化分析[J]. 电力建设, 2019, 40(8): 59-68.
[4]	修晓青，李建林，李文启，郭威. 储能系统商业模式及其优化规划方法[J]. 电力建设, 2019, 40(6): 41-48.
[5]	吴嘉豪，曾成碧，苗虹. 计及子区域间能量交换的多区域综合能源系统协调经济调度[J]. 电力建设, 2019, 40(11): 39-47.
[6]	于波，孙恒楠，项添春，张鹏. 综合能源系统规划设计方法研究[J]. 电力建设, 2016, 37(2): 78-84.
[7]	黎静华，桑川川. 能源综合系统优化规划与运行框架[J]. 电力建设, 2015, 36(8): 41-48.
[8]	黄碧斌，李琼慧，高菲. 计及电网改造的高渗透率分布式光伏优化规划[J]. 电力建设, 2015, 36(10): 82-87.

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