计及可平移负荷的冷热电联供系统容量优化配置方法技术方案

本发明专利技术公开了一种计及可平移负荷的冷热电联供系统容量优化配置方法，涉及微电网设计规划领域；本发明专利技术采用抽水蓄能作为系统的储能装置，对考虑负荷侧能量管理的联供系统进行容量优化配置方法。首先，根据冷热电负荷的可平移特性，建立了综合考虑分布式电源出力与用户侧用电需求的匹配程度，以及供能侧与用户侧热电比匹配程度的用户侧能量管理模型；综合考虑经济性和环保性的冷热电联供系统综合指标模型，并采用粒子群算法对系统各设备的容量进行优化；通过算例仿真分析了冷热电联供系统在进行负荷平移和引入抽水蓄能装置后，对分布式电源出力削峰填谷、降低系统综合成本等方面的作用，验证了模型的有效性。

【技术实现步骤摘要】
计及可平移负荷的冷热电联供系统容量优化配置方法
本专利技术涉及微电网设计规划领域，尤其是一种计及可平移负荷的冷热电联供系统容量优化配置方法。
技术介绍
随着生产技术的不断革新与发展，对电能质量和电能需求量的要求也在不断增加。传统的供能方式会以煤炭等不可再生资源作为燃料产生大量有害的污染气体，不利于环境友好型社会和可持续发展目标的实现。因此，如何转换电能的生产方式，实现能量的多级利用，减少煤炭资源的使用，并能满足用户的用电需求，成为了近年来各界学者研究的热点。含分布式电源的微电网可以有效减少化石能源的使用，但由于风能、太阳能等清洁能源具有随机性、波动性和间歇性等特点，一般采用蓄电池作为储能装置来平抑分布式电源出力的波动。然而蓄电池的投资成本较高，且使用寿命与其充放电次数和深度直接相关，在大规模设计优化微电网阶段，仅靠蓄电池对分布式电源出力进行削峰填谷，会大大增加微网的投资成本，不利于微网多区域或大规模建设，因此在一些地理环境允许的地区会采用抽水蓄能等成本相对较低的设备代替蓄电池作为储能装置。在当前微电网容量配置的研究中，实现供能侧与需求侧的“互动性”已经成为增加清洁能源利用率和提高微网运行经济性的有效途径之一。微网中负荷按其可调度性大致可分为3类，即重要负荷(criticalloads)，可调整负荷(adjustableloads)，可平移负荷(shiftableloads)。重要负荷必须在特定的时间段内供电，如照明、电梯等；可调整负荷是指用户可以不按照计划用电，需求量可变的负荷，如空调、暖气等；可平移负荷是指负荷供电时间可按计划变动的负荷，如洗衣机、消毒柜等。相对于大量能与电网友好合作的可平移负荷，尤其是在居民负荷中其所占比例很大。微网调度包括调度供能单元和对负荷进行控制，负荷平移属于负荷控制范畴，在微网调度中考虑可平移负荷的影响，不仅能够增加系统的灵活性，还可根据微网的供电特点，通过改变负荷的用电时间或中断部分负荷来平抑供需两侧出力的不平衡，减少储能装置所需的配置容量，有利于提高微网运行经济性。因此，有必要研究计及可平移负荷的经济优化调度问题。
技术实现思路
本专利技术在于提供一种提高系统经济性的计及可平移负荷的冷热电联供系统(combinedcoolingheatingandpower，CCHP)容量优化配置方法，目的是在一些地理环境允许的地区会采用抽水蓄能等成本相对较低的设备代替蓄电池作为储能装置；平抑供需两侧出力的不平衡，合理配置所需的配置容量。为实现上述目的，采取的技术方案为计及可平移负荷的冷热电联供容量优化配置方法，其包括如下步骤：步骤1，构建包括发电系统、蓄能系统和余热回收供冷/热系统的冷热电联供系统；其中，所述冷热电联供系统运行在并网模式下，并通过联络线与大电网相连进行能量交换；确定冷热电联供系统供给侧的供给模式；步骤2，在冷热电联供系统中，确定需求侧可平移负荷平移前后整个调度周期内负荷总量不变的可平移负荷模型；步骤3，在可平移负荷模型中，确定基于发电系统中可再生能源渗透率的可平移电负荷目标函数，确定需求侧基于冷热电联供系统可利用热能的可平移热负荷目标函数；步骤4，在冷热电联供系统中，确定供给侧基于运行成本的经济目标函数，确定供给侧基于发电系统的发电污染的环境目标函数；步骤5，利用步骤4中的经济目标函数、环境目标函数，对步骤3中的可平移电负荷目标函数、可平移热负荷目标函数进行优化；确定出步骤1中的冷热电联供系统容量配置。进一步的技术方案在于，所述步骤1中的发电系统包括内燃发电机组、光伏发电装置、风机发电装置。进一步的技术方案在于，所述步骤1中的蓄能系统为抽水蓄能装置。进一步的技术方案在于，所述步骤1中的余热回收供冷/热系统包括电锅炉、电制冷机、余热回收装置、吸收式制冷机。进一步的技术方案在于，所述冷热电联供系统供给侧的供给模式为：发电系统发电供给需求侧电负荷，产生的热量进入余热回收供冷/热系统，从大电网购电或蓄能系统供给弥补需求侧电负荷对发电系统的超负荷需求，按照蓄能系统储能、大电网售电顺序处理发电系统供给需求侧电负荷后的多余电能，利用制冷/热辅助设备弥补需求侧热负荷对余热回收供冷/热系统的超负荷需求；发电系统按照可再生能源、非再生能源发电顺序进行供给。进一步的技术方案在于，所述可平移负荷模型的表达式为式中：Sloud,t为t时段平移后的负荷值；Sfloud,t为t时段负荷预测值；分别为t时段移入和移出的负荷量，T为调度周期；Ktotal为可平移负荷的种类；xk,m,t为第k类可平移负荷从m时段移到t时段的数值；S1,k为第k类平移负荷在第1个工作时段的负荷值；L为可平移负荷最大持续时间；S(l+1),k为k类平移负荷在第l+1时段的负荷值；其中，可平移负荷模型的约束条件为式中：xk,t为原先在t时段第k类负荷中可平移的负荷数量；dk为第k类负荷的平移时间裕度。进一步的技术方案在于，所述可再生能源为太阳能和风力；所述可平移电负荷的目标函数使电负荷曲线更加贴近光伏和风机发电曲线，其目标函数为：式中：分别为t时段平移后和平移前的电负荷量；分别为t时段移入和移出的电负荷量。进一步的技术方案在于，所述可平移热负荷目标函数更接近于平移后的电负荷与CCHP系统额定热电比的乘积曲线，其目标函数为：式中：分别为t时段平移后和平移前的热负荷量；分别为t时刻移入和移出的热负荷量；为目标热负荷量；FHE为额定热电比。进一步的技术方案在于，所述步骤5中综合目标函数表示为：minF＝(f1,-f2)其中，经济目标为CCHP系统年综合成本最小，建立了由年投资成本Cinitial、年替换成本Creplace、年运行维护成本CO&M、可控负荷年调度成本Cdemand、冷热电联供系统与大电网交互费用Ccharge、购买能源成本Cf和售电收益Cint组成的综合成本f1为最低的目标函数，即f1＝min(Cinitial+CO&M+Cdemand+Ccharge+Cf-Cint)式中：r0为贴现率；Ci为第i个设备的投资费用；Pcap,i为第i个设备的容量，kW；KO&M为发电设备的维护费率；Ik、Ij、If、Ir、Ih分别为第k类可平移电负荷的单位补贴费用、第j类可平移热负荷的单位补贴费用、天然气单位消耗费用、t时段供电单位收益、t时段供热单位收益；Peloud,k(t,t')和Hloud,j(t,t')分别为从t时段平移到t'时段的可平移电负荷总量和可平移热负荷总量；其中环境目标为向大电网购电量对环境造成的污染越少，即CCHP系统f2越大对环境污染越少；其目标函数为式中：PG2M,t为t时段冷热电联供系统向大电网购买电负荷量，为热负荷转移后t时段热的负荷量。进一步的技术方案在于，所述冷热电联供系统包括内燃发电机组、光伏发电装置、风机发电装置、抽水蓄能装置、电锅炉、电制冷机、余热回收装置、吸收式制冷机；所述经济目标函数和环境目标函数的约束条件为：(1)能量平衡约束t时段的电量、冷量、热量平衡约束为Ppv,t+Pwt,t+Pcharge,t＝Peloud,t+PEB,t+PEC,tQEB,t+(1-ωt)QHrs,t＝QHload,tQEC,t+Qab,t＝QCloud,t式中：PEC,t和QEC,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.计及可平移负荷的冷热电联供容量优化配置方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，构建包括发电系统、蓄能系统和余热回收供冷/热系统的冷热电联供系统；其中，所述冷热电联供系统运行在并网模式下，并通过联络线与大电网相连进行能量交换；确定冷热电联供系统供给侧的供给模式；步骤2，在冷热电联供系统中，确定需求侧可平移负荷平移前后整个调度周期内负荷总量不变的可平移负荷模型；步骤3，在可平移负荷模型中，确定基于发电系统中可再生能源渗透率的可平移电负荷目标函数，确定需求侧基于冷热电联供系统可利用热能的可平移热负荷目标函数；步骤4，在冷热电联供系统中，确定供给侧基于运行成本的经济目标函数，确定供给侧基于发电系统的发电污染的环境目标函数；步骤5，利用步骤4中的经济目标函数、环境目标函数，对步骤3中的可平移电负荷目标函数、可平移热负荷目标函数进行优化；确定出步骤1中的冷热电联供系统容量配置。

【技术特征摘要】
1.计及可平移负荷的冷热电联供容量优化配置方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，构建包括发电系统、蓄能系统和余热回收供冷/热系统的冷热电联供系统；其中，所述冷热电联供系统运行在并网模式下，并通过联络线与大电网相连进行能量交换；确定冷热电联供系统供给侧的供给模式；步骤2，在冷热电联供系统中，确定需求侧可平移负荷平移前后整个调度周期内负荷总量不变的可平移负荷模型；步骤3，在可平移负荷模型中，确定基于发电系统中可再生能源渗透率的可平移电负荷目标函数，确定需求侧基于冷热电联供系统可利用热能的可平移热负荷目标函数；步骤4，在冷热电联供系统中，确定供给侧基于运行成本的经济目标函数，确定供给侧基于发电系统的发电污染的环境目标函数；步骤5，利用步骤4中的经济目标函数、环境目标函数，对步骤3中的可平移电负荷目标函数、可平移热负荷目标函数进行优化；确定出步骤1中的冷热电联供系统容量配置。2.根据权利要求1所述的计及可平移负荷的冷热电联供系统容量优化配置方法，其特征在于，所述步骤1中的发电系统包括内燃发电机组、光伏发电装置、风机发电装置。3.根据权利要求1所述的计及可平移负荷的冷热电联供系统容量优化配置方法，其特征在于，所述步骤1中的蓄能系统为抽水蓄能装置。4.根据权利要求1所述的计及可平移负荷的冷热电联供系统容量优化配置方法，其特征在于，所述步骤1中的余热回收供冷/热系统包括电锅炉、电制冷机、余热回收装置、吸收式制冷机。5.根据权利要求1所述的计及可平移负荷的冷热电联供系统容量优化配置方法，其特征在于，所述冷热电联供系统供给侧的供给模式为：发电系统发电供给需求侧电负荷，产生的热量进入余热回收供冷/热系统，从大电网购电或蓄能系统供给弥补需求侧电负荷对发电系统的超负荷需求，按照蓄能系统储能、大电网售电顺序处理发电系统供给需求侧电负荷后的多余电能，利用制冷/热辅助设备弥补需求侧热负荷对余热回收供冷/热系统的超负荷需求；发电系统按照可再生能源、非再生能源发电顺序进行供给。6.根据权利要求1所述的计及可平移负荷的冷热电联供系统容量优化配置方法，其特征在于，所述可平移负荷模型的表达式为式中：Sloud,t为t时段平移后的负荷值；Sfloud,t为t时段负荷预测值；分别为t时段移入和移出的负荷量，T为调度周期；Ktotal为可平移负荷的种类；xk,m,t为第k类可平移负荷从m时段移到t时段的数值；S1,k为第k类平移负荷在第1个工作时段的负荷值；L为可平移负荷最大持续时间；S(l+1),k为k类平移负荷在第l+1时段的负荷值；其中，可平移负荷模型的约束条件为式中：xk,t为原先在t时段第k类负荷中可平移的负荷数量；dk为第k类负荷的平移时间裕度。7.根据权利要求1所述的计及可平移负荷的冷热电联供系统容量优化配置方法，其特征在于，所述可再生能源为太阳能和风力；所述可平移电负荷的目标函数使电负荷曲线更加贴近光伏和风机发电曲线，其目标函数为：式中：分别为t时段平移后和平移前的电负荷量；分别为t时段移入和移出的电负荷量。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽君，王心蕊，吴文华，梁旭日，王晨，赵优，范锦谕，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13