《Energy》:Thermoeconomic Analysis of Electrically Heated Molten Salt Thermal Energy Storage Power Generation Systems
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本文提出针对微能源系统(MES)的统一能值-?-?经济(3E)分析框架,解决了现有综合能源系统(IES)研究中?经济指标缺乏长期规划视角、模型求解效率低的问题。通过建立分层3E分析模型、容量优化目标函数(最小化年均?成本)及改进Benders分解算法,实现了对多能流耦合系统的高效规划与?经济(exergoeconomics)性能的全面评估。
Section snippets
统一分析框架
在能源系统中,能量、?和?经济学通过相应的能量平衡方程、?平衡方程和成本平衡方程在不同分析层级进行表征。这些方程均可视为描述系统各自输入、输出、损失或增益关系的表达式。对于由多个子系统组成的能源系统,这些平衡方程可统一表示为以下形式:
(此处保留数学符号原始格式)
其中,数学表达式用于描述...
容量优化模型
- •
目标函数
能源利用的本质是?的利用。因此,本研究的目标是最小化系统的年均?成本。具体而言,年均?成本等于系统年度总成本与负荷年度总?值的比值。系统年度总成本包括年度非能源成本(由等效年度投资成本和年度运维成本构成,其中考虑了设备制造相关的碳排放因素)...
双线性项处理
采用大M法将容量优化模型中涉及连续变量和二进制变量相乘的双线性项等价转化为中间线性项,从而将原约束条件(如公式31、40、41、43、44)转化为线性形式。中间变量需满足一系列线性约束条件,以确保转化的等价性。
改进Benders分解
Benders分解算法通过将整个容量优化问题分解为主问题和子问题进行迭代求解。改进后的算法特别适用于整数变量较多的大规模混合整数线性规划(MILP)问题,显著提升了求解效率和稳定性。
Case studies
案例研究基于配置Intel Core i5处理器(2.50 GHz)和16 GB内存的笔记本电脑进行计算,使用MATLAB R2019b平台。容量优化模型通过YALMIP建模工具箱构建,并调用GUROBI的MILP求解器进行求解,间隙容忍阈值设为0.001。测试的MES系统结构(结合冷、热、电多种能源形式)如图6和图7所示...
Conclusion
本研究通过提出能够表征MES内子系统及路径信息的通用3E统一分析模型,解决了当前IES分析中3E框架不够便捷、系统化和全面的问题。进一步地,该分析被应用于开发容量配置优化模型和评估模型,为设备投资决策、年度能源生产计划、指标评估和定价参考提供支持。改进的求解算法有效提升了复杂模型的运算效率。