融合㶲效率与惯量补偿的多能互补发电系统优化调度

刘沛津; 焦玉婵; 魏平; 党佳露; 冯涵蕴; 孙艺阁

doi:10.16081/j.epae.202602008

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融合㶲效率与惯量补偿的多能互补发电系统优化调度

多能协同综合能源系统 | 更新时间：2026-04-30

- 融合㶲效率与惯量补偿的多能互补发电系统优化调度
- Optimal scheduling of multi-energy complementary power generation system integrating exergy efficiency and inertia compensationn
- 电力自动化设备 2026年46卷第5期页码：61-70
- 作者机构：
  
  1.西安建筑科技大学机电工程学院，陕西西安 710055
  2.国家电网有限公司西北分部，陕西西安 710048
- 作者简介：
  
  刘沛津（1971 —），女，教授，博士，主要研究方向为电力电子与电气传动、新型电力系统优化（E-mail：liuxpj@163.com）；
  焦玉婵（2001 —），女，硕士研究生，主要研究方向为低惯量特性的多能互补发电系统优化调度（E-mail：jiaoycy@163.com）；
  魏平（1980 —），男，正高级工程师，博士，主要研究方向为新能源及其节能控制、设备监测与诊断、系统测试与智能控制（E-mail：824503374@qq.com）。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(62473301)
- DOI：10.16081/j.epae.202602008
  中图分类号： TM73;TK01
- 收稿：2025-09-02，
  
  修回：2025-10-09，
  
  网络首发：2026-02-04，
  
  纸质出版：2026-05-10
- 稿件说明：
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刘沛津,焦玉婵,魏平等.融合㶲效率与惯量补偿的多能互补发电系统优化调度[J].电力自动化设备,2026,46(05):61-70.

Liu Peijin,Jiao Yuchan,Wei Ping,et al.Optimal scheduling of multi-energy complementary power generation system integrating exergy efficiency and inertia compensationn[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(05):61-70.
刘沛津,焦玉婵,魏平等.融合㶲效率与惯量补偿的多能互补发电系统优化调度[J].电力自动化设备,2026,46(05):61-70. DOI： 10.16081/j.epae.202602008.

Liu Peijin,Jiao Yuchan,Wei Ping,et al.Optimal scheduling of multi-energy complementary power generation system integrating exergy efficiency and inertia compensationn[J].Electric Power Automation Equipment,2026,46(05):61-70. DOI： 10.16081/j.epae.202602008.

摘要

为了应对多能互补发电系统“重能量轻能质”及高比例风光并网引发电网惯量不足的问题，提出一种融合系统㶲效率与惯量补偿的多目标优化调度方法。构建基于热力学㶲的多维能效评估模型，为实现“量-质”协同优化奠定基础；建立含光热电站与先进绝热压缩空气储能的等效惯量模型，量化其惯量支撑能力，并引入基于系统最大频率变化率与频率最低点的频率惯量约束及惯量补偿机制；构建最大化㶲效率以及最小化含碳排放与惯量补偿的综合成本的多目标优化模型，并采用改进的多目标麻雀算法进行求解。基于改进的IEEE 39节点系统进行算例仿真以验证所提方法的有效性。结果表明：与传统经济性导向的调度方法相比，所提优化调度方法能在将系统㶲效率提升3.87 %的同时，使碳排放量降低34.87 %，并将惯量不足时长由全天的87.5 %降至0，同时提升了高㶲效率新能源机组的利用率，促进了能量梯级利用。

Abstract

To address the issues of “prioritizing energy quantity over energy quality” in multi-energy complementary power generation system and the insufficient grid inertia caused by the grid-connection of high proportion of wind and solar power，a multi-objective optimization scheduling method integrating exergy effi-ciency and inertia compensation is proposed. A multi-dimensional energy efficiency evaluation model based on thermodynamic exergy is constructed to lay a foundation for the realization of quantity-quality coordinated optimization. An equivalent inertia model containing concentrated solar power and advanced adiabatic compressed air energy storage is established to quantify the inertia support capability. Furthermore，the frequency inertia constraint and inertia compensation mechanism based on the system’s maximum rate of change of frequency（RoCoF） and the frequency nadir are introduced. A multi-objective optimization model is construc-ted to maximize exergy efficiency and minimize the comprehensive cost of carbon emissions and inertia compensation，and an improved multi-objective sparrow search algorithm is adopted for solution. Case studies and simulations are carried out based on the modified IEEE 39-bus system to validate the effectiveness of the proposed method. The results show that compared with the traditional economic-oriented scheduling methods，the proposed optimal scheduling method can increase the system exergy efficiency by 3.87 % while reducing carbon emissions by 34.8 7%，and reduce the duration of insufficient inertia from 87.5 % of the whole day to 0. At the same time，it improves the utilization rate of renewable energy units with high exergy efficiency and promotes the cascade utilization of energy.

关键词

Keywords

references

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