武汉市烟草专卖局研究者提出烟草智慧园区的多能流优化调度方法

针对烟草新能源智慧园区中，光伏出力与负荷需求时序不匹配导致富余能源低价上网，以及园区侧建立储能电站带来的安全风险问题，武汉市烟草专卖局的李雪松、罗琪，在2024年第12期《电气技术》上撰文充分调动烟草智慧园区的弹性负荷资源，提出一种电力-水力-热力三层多能流联合调度策略，以最大程度地消纳富余新能源，并在此基础上建立烟草智慧园区电力侧、水力侧、热力侧模型，以园区日购电成本最小为目标，引入一种近似线性化主子问题交互迭代算法，兼顾优化模型对求解速度和求解精度的双重需求，以期为烟草智慧园区的新能源建设及合理利用提供参考。

研究背景

在“双碳”目标引领下，烟草企业逐步向绿色、低碳方向转型。对此，国家烟草专卖局印发《关于烟草行业做好碳达峰、碳中和的实施意见》，针对农业、工业、商业等核心环节规划了一系列具体措施，并强调要加速推进企业绿色园区建设步伐。

德宏州烟草专卖局在仓库屋顶铺设了1000块单晶硅，年发电量40万kW∙h左右，年投资净收益近15万元。北海市烟草专卖局（公司）卷烟物流配送中心利用园区停车场、消防水池绿化面、综合楼屋顶，铺设2 400m2光伏发电板，采取“自发自用、余电上网”模式，年均发电54.9万kW∙h，配送中心基本实现“零成本”用电。

上述园区建设为烟草行业低碳绿色转型提供了有益参考。但是，光伏出力具有波动性、随机性，在光伏出力旺季，园区负荷未必处于用电高峰阶段，这种发用需求时序上的不匹配，导致未被消纳的富余电能被迫低价上网。

论文所解决的问题及意义

2024年3月，国家发改委发布《全额保障性收购可再生能源电量监管办法》，明确不再对新能源电量进行全额收购。规定的出台对富余新能源电能的获利提出了极大挑战。为了尽可能减少新能源出力余量上网，在园区侧配备储能装置可有效调和发、用需求时序上的不匹配，但对拥有密集卷烟仓储、高价值作业设备的烟草园区而言，建设锂离子电池储能电站，势必会带来人、财、物的安全风险，并非消纳富余新能源的最佳方式。

论文方法及创新点

研究表明，供水、供热的电能消耗十分可观，且具备一定的响应调节能力，可作为弹性负荷参与富余新能源消纳。据统计，供水负荷可占市政用电份额的30%～40%，生活热水约占总能耗的15%～20%。

为了确保烟草园区安全稳定的用水需求，分布式供水供热系统中通常会集成增压泵与空气源热泵等高效设备，这些设备不仅具备出色的负荷跟踪能力，还能在秒级内迅速响应调度指令的变化，精准调控系统运行状态。此外，供水网络在主要供水节点处建设有水塔，通过电能与势能的转换，可以达到消纳富余能源的目的。

可见，在烟草智慧园区中，二次供水与供热系统展现出较好的大规模储能潜力，并且能够迅速响应需求侧变化。

新能源烟草园区作为多能流综合服务的典型示范，能源互联技术的应用将进一步提高能源间转换及使用的智慧性、高效性。新能源烟草智慧园区多能流调度系统总体架构如图1所示。

图1 新能源烟草智慧园区多能流调度系统总体架构

园区多能流调度系统以并网型微电网的形式与外界大电网进行电力交互，微电网内部配备有增压泵、空气源热泵，并通过供水网络实现用水需求的水力平衡和热力平衡，新能源烟草智慧园区并网结构如图2所示。

图2 新能源烟草智慧园区并网结构

结论

本文利用新能源烟草园区供水、供热负荷资源，提出一种基于模型预测控制（model predictive control, MPC）的水电热三层联合调度策略。以此为基础，采用近似线性化的方法，将原本的优化模型转化为一个混合整数线性规划问题，并通过拆分求解目标将原优化目标转化为主-子问题进行交互迭代求解，从而降低求解问题规模，实现快速求解。

针对光伏一体化建筑在烟草园区应用中面临的富余能源低价上网，进而导致整体经济效益不佳的问题，本文提出了一种烟草智慧园区多能流优化调度策略，在此基础上建立烟草智慧园区电力侧、水力侧、热力侧模型，并引入一种近似线性化主子问题交互迭代算法，兼顾了优化模型对求解速度和求解精度的双重需求。通过理论和仿真分析可知，本文所提的多能流优化调度策略可降低烟草园区购电成本，为烟草行业双碳目标的经济性实现提供了新的思路。

本工作成果发表在2024年第12期《电气技术》，论文标题为“ 烟草智慧园区多能流优化调度 ”，作者为李雪松、罗琪。

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