多能源微电网中热电联产与需求响应协同优化的能量管理策略研究

本文提出了一种集成直流电总线与热总线的多能源微电网（MEMG）架构，通过混合整数规划（MIP）模型评估了热电联产（CHP）系统在三种场景（无CHP、仅CHP、CHP与燃气直供组合）下的性能，并结合激励型与价格型需求响应（DRP）策略优化运行成本与碳排放。研究表明，仅CHP方案可降低21%电力成本与6.1%排放成本，GUROBI求解器在大规模问题中表现最优。

　　

亮点

本研究通过整合直流电总线与热总线，构建了包含光伏（PV）板、电池、热电联产（CHP）单元的多能源微电网（MEMG）架构。创新性地采用混合整数规划（MIP）模型，对比三种CHP运行场景，证明"仅CHP"方案可实现电力成本降低21%、排放成本减少6.1%，尽管燃气成本增加35%。需求响应（DRP）策略有效转移峰值负荷，使电力成本再降14%。

多能源微电网架构

如图1所示，直流电总线整合PV发电、电池储能、CHP单元与主电网。关键变量v(t)表示燃气分配至CHP的比例（0-1），当v(t)=1时全部燃气用于CHP产电热。热总线则连接燃气锅炉、CHP余热与储热系统，实现能源梯级利用。

组件建模

本部分详细构建了包含PV衰减、电池老化、储热效率的约束条件，并引入DRP策略的数学表达。通过平衡经济成本（CO₂排放成本与运行维护费用）与系统稳定性，建立多目标优化框架。

仿真结果

以法国贝勒岛（47°19'N, -3°10'W）为案例，验证"仅CHP"方案的综合成本降低6%。GUROBI求解器在相同精度下较CPLEX和CBC节省30%计算资源，特别适合资源受限的大规模问题。

结论

CHP与DRP的协同应用显著提升微电网经济性与可持续性。未来研究将探索氢储能与碳捕集（CCS）技术的整合潜力。

（注：翻译严格遵循生命科学领域专业性，保留CO₂、PV等术语格式，省略文献标识符[ ]及图注）