一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法，其技术特点在于包括以下步骤：步骤1、输入综合能源微网的电热负荷数据、综合能源微网的实时电价、优化收敛判断阈值和污染处理价格；步骤2、根据步骤1中输入的实时电价，生成储能参与度；步骤3、建立考虑储能参与度、保证可靠性并以经济和环保为目标的综合能源优化调度模型；步骤4、选取n个储能容量值，求解不同储能容量下的综合能源优化调度模型；步骤5、将不同储能容量得到的指标值进行比较，选择最优指标值，给出综合能源系统储能容量配置建议值。本发明专利技术通过储能参与度，考虑了实时电价和峰谷电价的影响，有效地评估了储能系统参与调峰的能力。

An Energy Storage Capacity Configuration Method for Integrated Energy Microgrid Considering Energy Storage Participation Degree

The invention relates to an energy storage capacity allocation method for integrated energy microgrid considering the participation of energy storage. Its technical characteristics include the following steps: step 1, input the electric and thermal load data of integrated energy microgrid, real-time price of integrated energy microgrid, optimal convergence threshold and pollution treatment price; step 2, generate the participation of energy storage according to the input real-time price in step 1; Step 3: Establish an integrated energy optimal dispatching model considering energy storage participation, ensuring reliability and aiming at economy and environmental protection; Step 4: Select n energy storage capacity values to solve the integrated energy optimal dispatching model under different energy storage capacity; Step 5: Compare the index values obtained from different energy storage capacity, select the optimal index value, and give the energy storage capacity allocation of integrated energy system. Set the recommended value. The invention effectively evaluates the capacity of the energy storage system to participate in peak shaving by considering the influence of real-time electricity price and peak-valley electricity price through the participation degree of energy storage.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法
本专利技术属于综合能源微网储能容量配置
，涉及综合能源微网储能容量配置方法，尤其是一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法。
技术介绍
能源是经济社会发展的“血液”。进入21世纪以来，无论是发展中国家还是发达国家，都或多或少存在着由于过度依赖化石能源，导致国内外资源紧张、环境污染等问题，甚至于影响了全球的气候变化趋势，使得人们的生存环境受到挑战。综合能源系统，通过集成包含电、气、冷、热等多种能源，将能源的生产、分配、传输、转化、储存和消费各环节融为一体从而对各种形式能源进行整体的规划与调度。随着综合能源系统中能源形式的增多，能源供给、能源转换设备的多样化，逐渐打破了原来电、气、热、冷、交通等能流子系统相对割裂的状态，呈现出能源耦合程度加深，区域综合能源系统中可再生能源渗透率逐步提升的趋势，有效的改善了能源供应的灵活性、安全性、可靠性和经济性。目前，电力系统储能主要应用于：集中式发电系统、主干网和智能电网。其应用价值主要体现在：降低弃风弃光比例、优化新能源发电效能，平衡主干电网和地区性用电负荷，参与调频、调峰、黑启动等充分发挥储能技术辅助服务能力的优势，有效解决全年地区性短时用电高峰的问题，减少电力系统尖峰负荷的增容费用和节约电力设施投入成本，丰富多能互补的配置需求，为构建智能电网提供基础设施保障。就目前来看，储能能量价值直接收益来自于电力系统辅助服务收益、峰谷价差或补贴。此类应用场景主流的技术方案为交流耦合模式。现阶段主要应用市场在德国、英国、澳洲、日本、韩国、美国和中国等新能源发展较为发达的国家和地区。综合能源系统能够通过耦合多种形式能源的方式，发挥能源优势互补的潜力。与此同时，通过可再生能源的接入，综合能源微网还具备即发即用，将可再生能源就地消纳的能力，可以实现资源的梯级利用，提高能源系统的整体能源利用率。为充分利用综合能源微网的这些优势，有必要针对综合能源微网的优化配置加以研究，跟紧综合能源系统对能源梯级利用的发展趋势。典型城市能源要素包括分布式光伏、风电、储能、典型工业建筑以及新型智能建筑等。将储能系统应用于新型工业园区与智慧社区存在很大优势。由于工业微网中存在大量的重要负荷，储能系统的配置必须要保证这些重要负荷的正常启动和稳定运行，由此造成的储能系统成本上升成为了限制多能源-储能系统发展的关键所在。所以储能容量的配置不宜过大，过大的储能容量将显著增加投资成本；储能容量的配置也不能过小，过小的储能容量无法保证系统的稳定运行，也不利于促进新能源的消纳。由此可见，为了实现综合能源微网的科学规划与合理布局、最大限度利用新能源，需要考虑综合能源微网投资建设成本，并合理设计多种能源形式储能的容量与功率配置参数。但现有的储能容量配置方法多是考虑分布式电源消纳与负荷供需平衡,一般以成本经济性为目标对储能容量进行优化，缺乏对储能参与度的考虑，也未从经济、环保和可靠性等多角度对储能容量进行配置优化。因此如何研究出一种考虑了储能参与度的综合能源系统储能容量配置方法是本领域技术人员待于解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种布局合理且能够最大限度利用新能源的考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法。本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法，包括以下步骤：步骤1、输入待进行储能容量配置工作的综合能源微网的电负荷数据、热负荷数据、光伏出力数据、内燃机机组额定功率的系统数据及参数，以及综合能源微网的实时电价、优化收敛判断阈值、污染处理价格、储能容量优化配置工作考虑的时间长度的数据；步骤2、根据步骤1中输入的实时电价，生成储能参与度；步骤3、对综合能源微网内的微型燃气轮机和储能装置进行建模，建立考虑储能参与度、保证可靠性并以经济和环保为目标的综合能源优化调度模型；步骤4、选取n个储能容量值，求解不同储能容量下的综合能源优化调度模型，得到不同储能容量对应的系统购电成本、购气成本、污染治理成本和储能系统成本指标值；步骤5、将不同储能容量得到的指标值进行比较，选择最优指标值，给出综合能源系统储能容量配置建议值。而且，所述步骤2的具体方法为：为考虑实时电价、峰谷电价的影响，利用下式描述实时电价下的储能参与度的情况；其中，gi表示i时段的储能参与度，用来描述储能系统参与综合能源系统能量转换的能力，gi值越大，表明i时段储能参与综合能源系统调峰能力越强；实时电价ai表示i时段的实时电价；at表示t时段的实时电价。而且，所述步骤3的具体步骤包括：(1)对微型燃气轮机进行建模：在对微型燃气轮机进行数学建模前，需要做如下两点假设：①微型燃气轮机、液化溴冷机的排烟温度始终保持不变；②微型燃气轮机在标准大气压下处于满负荷运行工况；系统采用以热定电的运行模式，电量不足时需要从电网购买；则微型燃气轮机消耗的天然气量：其中，λ代表参与运行的微型燃气轮机的数量；Pe代表单台微型燃气轮机的额定功率，kW；Δt1代表微型燃气轮机的运行时间，h；ηe代表微型燃机轮机的发电效率；LHVf是天然气低位热值(kWh)/m3；Vf代表Δt1运行时间内微型燃气轮机消耗的天然气量，m3；则微型燃气轮机的排气烟气余热量Qe计算公式为：其中，η1代表微型燃气轮机散热损失系数；制冷量：Qec＝Qeηrec,cCOPc制热量：Qeh＝Qeηrec,hCOPh其中，Qec代表微型燃气轮机余热能够提供的制冷量，kW；ηrec代表烟气余热回收效率，制热时烟气余热回收效率ηrec,c＝ηrec；COPc代表溴冷机的制冷系数；Vfc代表制冷时补燃天然气量，m3；Qc代表用能系统的冷负荷；Δtc代表制冷的运行时间；ηin是补充的天然气的燃烧效率；Qeh代表微型燃气轮机烟气余热能够提供的制热量，kW；COPh为溴冷机的制热系数；Vfh制热时补燃的天然气量，m3；Qh代表用能系统的热负荷，kW；Δth代表制热的运行时间，h；T1、T2分别代表余热延期进出溴冷机的温度，K；T0为环境温度，K；(2)对储能电池进行建模：储能电池充电时，t时段的荷电状态可以表示为：储能放电时，t时段的荷电状态可以表示为：其中，Soc(t)代表储能电池在t时刻的荷电状态；σ是储能电池的自放电率参数；ηc是储能电池的充电效率，ηd代表储能电池的放电效率；Pch,t是t时段的储能充电功率；Pdis,t是t时段内储能电池的放电功率；Ebat代表储能电池的容量；(3)优化问题的目标函数：其中，Nt是仿真运行的总的时长；NDG为分布式电源的个数；PGi,t是分布式电源出力大小；Cf(PGi,t)是分布式电源的运行成本，在本专利技术中代表分布式光伏发电的运行成本，后同；COM(PGi,t)是分布式电源的维护成本；Ceav(PGi,t)是分布式电源的污染排放成本；其中的PGi,t为第i个光伏发电设备在t时段内的电功率；NCHP代表系统中CHP机组的数量；Cgas代表天然气价格；Vgas是热电联产机组补燃量；Pgrid,t是在t时段向电网购电的电量；CPP是向电网购电的价格；(4)考虑储能参与度，在使用粒子群-内点法对所建立的能源系统优化调度模型求解的过程中，将储能参与度以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、输入待进行储能容量配置工作的综合能源微网的电负荷数据、热负荷数据、光伏出力数据、内燃机机组额定功率的系统数据及参数，以及综合能源微网的实时电价、优化收敛判断阈值、污染处理价格、储能容量优化配置工作考虑的时间长度的数据；步骤2、根据步骤1中输入的实时电价，生成储能参与度；步骤3、对综合能源微网内的微型燃气轮机和储能装置进行建模，建立考虑储能参与度、保证可靠性并以经济和环保为目标的综合能源优化调度模型；步骤4、选取n个储能容量值，求解不同储能容量下的综合能源优化调度模型，得到不同储能容量对应的系统购电成本、购气成本、污染治理成本和储能系统成本指标值；步骤5、将不同储能容量得到的指标值进行比较，选择最优指标值，给出综合能源系统储能容量配置建议值。

【技术特征摘要】
1.一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、输入待进行储能容量配置工作的综合能源微网的电负荷数据、热负荷数据、光伏出力数据、内燃机机组额定功率的系统数据及参数，以及综合能源微网的实时电价、优化收敛判断阈值、污染处理价格、储能容量优化配置工作考虑的时间长度的数据；步骤2、根据步骤1中输入的实时电价，生成储能参与度；步骤3、对综合能源微网内的微型燃气轮机和储能装置进行建模，建立考虑储能参与度、保证可靠性并以经济和环保为目标的综合能源优化调度模型；步骤4、选取n个储能容量值，求解不同储能容量下的综合能源优化调度模型，得到不同储能容量对应的系统购电成本、购气成本、污染治理成本和储能系统成本指标值；步骤5、将不同储能容量得到的指标值进行比较，选择最优指标值，给出综合能源系统储能容量配置建议值。2.根据权利要求1所述的一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：为考虑实时电价、峰谷电价的影响，利用下式描述实时电价下的储能参与度的情况；其中，gi表示i时段的储能参与度，用来描述储能系统参与综合能源系统能量转换的能力，gi值越大，表明i时段储能参与综合能源系统调峰能力越强；实时电价ai表示i时段的实时电价；at表示t时段的实时电价。3.根据权利要求1所述的一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法，其特征在于：所述步骤3的具体步骤包括：(1)对微型燃气轮机进行建模：在对微型燃气轮机进行数学建模前，需要做如下两点假设：①微型燃气轮机、液化溴冷机的排烟温度始终保持不变；②微型燃气轮机在标准大气压下处于满负荷运行工况；系统采用以热定电的运行模式，电量不足时需要从电网购买；则微型燃气轮机消耗的天然气量：其中，λ代表参与运行的微型燃气轮机的数量；Pe代表单台微型燃气轮机的额定功率，kW；Δt1代表微型燃气轮机的运行时间，h；ηe代表微型燃机轮机的发电效率；LHVf是天然气低位热值(kWh)/m3；Vf代表Δt1运行时间内微型燃气轮机消耗的天然气量，m3；则微型燃气轮机的排气烟气余热量Qe计算公式为：其中，η1代表微型燃气轮机散热损失系数；制冷量：Qec＝Qeηrec,cCOPc制热量：Qeh＝Qeηrec,hCOPh其中，Qec代表微型燃气轮机余热能够提供的制冷量，kW；ηrec代表烟气余热回收效率，制热时烟气余热回收效率ηrec,c＝ηr...

【专利技术属性】
技术研发人员：马世乾，项添春，王旭东，丁一，李国栋，崇志强，吴磊，郭悦，于建成，赵长伟，姚宗强，慈松，岳阳，王越，侯恺，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院，国网天津市电力公司，国家电网有限公司，清华大学，天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12