季节性热能存储系统设计与控制联合优化的新型数值方法
最优化与控制
2025-10-13 v2
摘要
向碳中和能源系统的过渡需要广泛部署可再生能源和具有经济可行性的储能解决方案。本研究提出了一个综合优化框架，联合解决了向德国弗莱堡Dietenbach地区供应热力和电力的非线性能源系统的设计与控制问题。所提出的系统集成了太阳能和风能，以及电池存储和通过热泵耦合的季节性热能存储，增强了自给自足能力并缓解了季节性供需不匹配。一个多节点集总参数模型捕捉了坑式热能存储内的热传递，构成了数值求解的周期性最优控制问题的基础。一种平均方法将计算时间减少了80.5%，同时保持了全年优化的保真度。案例研究显示，热电联合的年总能源成本预计为5.93欧元/平方米，比德国平均水平低73%。本研究强调了在现实场景中设计经济可行的自主能源社区的可行性，并为设计系统组件和运行控制策略提供了一个高效、稳健的优化框架。
引用
@article{arxiv.2501.07427,
title = {Novel Numerical Method for Simultaneous Design and Control Optimization of Seasonal Thermal Energy Storage Systems},
author = {Wonsun Song and Jakob Harzer and Christopher Jung and Leon Sander and Moritz Diehl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.07427},
year = {2025}
}