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由于當前化石能源的短缺和碳排放引起環(huán)境問題的日趨嚴重，提高清潔能源的開發(fā)與利用水平，降低碳排放，已成為世界各國達成的共識。我國在“十四五”期間承諾將于2030年前實現(xiàn)“碳達峰”、2060年前實現(xiàn)“碳中和”。其中，我國西部的農業(yè)園區(qū)存在能源利用方式粗放、碳排放問題突出等問題，因此，實現(xiàn)農業(yè)園區(qū)全清潔能源供能對雙碳目標的實現(xiàn)具有重大意義。

目前農業(yè)園區(qū)的負荷需求主要是電能和熱能，電能的需求依賴于農村電網的供應，由于當前農村電網存在網架結構薄弱、電網設施老舊等問題，導致電網供電可靠性不足；熱能的需求主要是通過燃燒煤炭及生物質能供應，產生的二氧化碳排放，不僅與雙碳目標相悖，還惡化了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

為貫徹落實“雙碳”目標，太陽能清潔供熱得到了快速發(fā)展。然而在極端低溫天氣的影響下，供暖能力的不足會造成農業(yè)園區(qū)溫室大棚內的作物大面積死亡，極大地限制了地區(qū)農業(yè)的發(fā)展。因此，實現(xiàn)清潔能源的就地消納對農業(yè)園區(qū)的生產和發(fā)展具有重要價值和意義。

為此，青海省充分發(fā)揮青海農業(yè)園區(qū)得天獨厚的風、光優(yōu)勢，積極打造清潔能源綠色村鎮(zhèn)，大力推進農業(yè)園區(qū)高比例分布式清潔能源系統(tǒng)的建設。然而，以風、光為代表的清潔能源供應存在不穩(wěn)定性和間歇性，給農業(yè)園區(qū)的全清潔能源供能、用能帶來巨大挑戰(zhàn)，這極大地限制了清潔能源綜合利用水平。為此，已有相關學者對其展開了大量的研究。其中，構建面向醫(yī)院、工廠園區(qū)及島嶼的分布式綜合能源系統(tǒng)（DIES）能夠實現(xiàn)能源的梯級利用，為平滑電網負荷和消納清潔能源提供了一條新途徑。

儲能作為分布式綜合能源系統(tǒng)中重要的組成部分，可以實現(xiàn)清潔能源的就地消納、存儲及利用。因此，合理地配置儲能系統(tǒng)就顯得尤為重要。隨著儲能技術的發(fā)展，先進絕熱壓縮空氣儲能（AA-CAES）因具有運行壽命長、清潔、環(huán)保等特點，得到了國內外相關學者和研究機構的廣泛關注。

放眼國際，在大規(guī)模儲能項目示范工程中，瑞士ALACAES公司于2016年在比亞斯卡鎮(zhèn)建成了一座1MW的先進絕熱壓縮空氣儲能示范系統(tǒng)。加拿大NRStor和Hydrostor公司于2017年在戈德里奇鎮(zhèn)建設一座1.75MW的基于鹽穴儲氣的先進絕熱壓縮空氣儲能試驗電站。

雖然我國對先進絕熱壓縮空氣儲能技術的研究起步較晚，但近年來在研究和生產方面也積累了一定的經驗和成果。江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家試驗示范項目于2021年并網試驗成功，并于2022年5月正式開始商業(yè)化運營，開辟了我國先進絕熱壓縮空氣儲能商業(yè)化應用的先河。

在分布式先進絕熱壓縮空氣儲能研究方面，清華大學在青海大學校園內搭建了世界上首座100kW光熱復合先進絕熱壓縮空氣儲能（ST- AA-CAES），并完成了冷熱電三聯(lián)供實驗。這些示范項目極大地促進了先進絕熱壓縮空氣儲能在分布式綜合能源系統(tǒng)中的應用研究。因此，對于先進絕熱壓縮空氣儲能容量規(guī)劃問題亟待進行研究。

目前，已有相關學者對壓縮空氣儲能的容量規(guī)劃展開了大量研究。但相關文獻研究的是先進絕熱壓縮空氣儲能參與熱、電能流場景下的容量規(guī)劃配置，并未對先進絕熱壓縮空氣儲能耦合外部熱源方面進行展開分析。

相關文獻將光熱作為先進絕熱壓縮空氣儲能外部熱源，為先進絕熱壓縮空氣儲能的應用提供參考。但對于光熱復合先進絕熱壓縮空氣儲能參與分布式綜合能源系統(tǒng)的容量規(guī)劃方面，還有待進一步研究。

青海大學新能源光伏產業(yè)研究中心青海省清潔能源高效利用重點實驗室、青海省建筑建材科學研究院有限責任公司、青海省高原綠色建筑與生態(tài)社區(qū)重點實驗室的方樂、劉成奎、陳曉弢、麻林瑞、梅生偉，在2022年第23期《電工技術學報》上撰文，基于青海地區(qū)豐富的太陽能資源，考慮分布式綜合能源系統(tǒng)的熱、電耦合特性，將光熱復合先進絕熱壓縮空氣儲能作為其能源樞紐，提出了基于光熱復合先進絕熱壓縮空氣儲能的分布式綜合能源系統(tǒng)。

該項工作的主要創(chuàng)新之處在于：

①在對分布式綜合能源系統(tǒng)的儲能需求進行深入分析的基礎上，針對農業(yè)園區(qū)的特點，以光熱復合先進絕熱壓縮空氣儲能為能源樞紐，提出一種基于光熱復合先進絕熱壓縮空氣儲能的分布式綜合能源系統(tǒng)架構；

②通過分析光熱復合先進絕熱壓縮空氣儲能的各子系統(tǒng)之間的耦合關系和運行模式，建立各子系統(tǒng)的數(shù)學模型，并進行線性化處理，然后結合農業(yè)園區(qū)用能數(shù)據(jù)，對各子系統(tǒng)進行容量規(guī)劃配置；

③以系統(tǒng)最小化整體投資運行成本為目標函數(shù)，以青海海東某農業(yè)園區(qū)的負荷需求約束展開算例分析，驗證了所提模型的有效性。

研究人員的分析結果表明：相比于單一的先進絕熱壓縮空氣儲能容量規(guī)劃，通過引入光熱集熱系統(tǒng)，對提升系統(tǒng)熱電聯(lián)供的靈活性和經濟性具有重要作用。在高寒地區(qū)農業(yè)園區(qū)應用場景下，8年左右即可收回投資成本，具有良好的應用前景。 

原標題：含光熱復合壓縮空氣儲能的分布式綜合能源系統(tǒng)容量規(guī)劃方法