基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法及装置，其中，方法包括：构建基于压缩空气储能综合能源枢纽的热电耦合系统；获取热电耦合系统的总成本；构建枢纽中压缩机的功率特性模型；构建枢纽中汽轮机的功率特性模型；构建枢纽中储气室的功率特性模型；构建枢纽中回热系统的功率特性模型；得到压缩空气储能综合能源枢纽的数学模型；获取配电网的潮流分布和配热网的潮流分布；获取CAES运行成本、配电网运行成本和配热网运行成本，并获取统运行成本最小的调度方案。该方法可以通过基于综合能源枢纽的热电耦合系统的运行成本最小为优化目标，求解得到运行成本最小时最优调度方案，从而可以提高工程经济性等诸多优点。

Optimal scheduling method and device for thermoelectric coupling system based on energy storage hub

The invention discloses a storage energy hub based on thermoelectric coupling system optimization scheduling method and device, wherein the method comprises: constructing compressed air energy storage integrated thermoelectric coupling system based on energy hub; the total cost of acquiring thermoelectric coupling system; construction of power characteristic model in compressor hub; power characteristic model of hub steam turbine; power characteristic model of hub gas chamber; construction of power characteristic model of heat recovery system in the hub; get the compressed air energy storage, a comprehensive mathematical model of energy hub; acquisition of distribution network with the tidal flow distribution and flow distribution; CAES distribution network operation cost, operation cost and operation cost distribution network, and obtain the scheduling scheme of minimum operation cost system. This method can solve the optimal scheduling plan with the minimum cost of operation based on the minimum operation cost of the thermoelectric coupling system based on the comprehensive energy hub, so as to improve the engineering economy and many other advantages.

【技术实现步骤摘要】
基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法及装置
本专利技术涉及多能源发电系统
，特别涉及一种基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法及装置。
技术介绍
目前，CAES(compressedairenergystorage，压缩空气储能)是一种技术成熟、可行的储能方式，在电力的生产、运输和消费等领域具有广泛的应用价值，具体包括：(1)削峰填谷。发电企业可利用压缩空气储能系统存储低谷电能，并在用电高峰时释放使用，以实现削峰填谷；(2)平衡电力负荷。压缩空气储能系统可以在几分钟内从启动达到全负荷工作状态，远低于普通的燃煤/油电站的启动时间，因此更适合作为电力负荷平衡装置；(3)需求侧电力管理。实行峰谷差别电价的地区，需求侧用户可以利用压缩空气储能系统储存低谷低价电能，然后在高峰高价时段使用，从而节约电力成本，获得更大的经济效益；(4)应用于可再生能源。利用压缩空气储能系统可以将间歇的可再生能源拼接起来，以形成稳定的电力供应；(5)备用电源。压缩空气储能系统可以建在电站或者用户附近，作为线路检修、故障或紧急情况下的备用电源。鉴于电能易于传输不易存储，热能易于存储不易于传输的特点，含储热单元的清洁能量枢纽将是支撑未来区域热电综合能源系统的关键设备。压缩空气储能综合能源枢纽既可以热电联储，同时可实现热电联产，建立了区域热电综合能源系统中PDN(PublicDataNetwork，区域配电网)和DHN(districtheatingnetwork，配热网)的物理链接。基于热电耦合系统的压缩空气储能综合能源枢纽，其效率提升离不开系统的优化调度。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法，该方法可以推进发电系统利用率提升和多能源的统筹调度优化配置，为多能源发电系统运行人员提供可执行的调度方案，提高工程经济性等诸多优点。本专利技术的另一个目的在于提出一种基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法包括以下步骤：构建基于压缩空气储能综合能源枢纽的热电耦合系统；对所述热电耦合系统，获取所述热电耦合系统的总成本；构建枢纽中压缩机的功率特性模型，利用所述枢纽中压缩机的功率特性模型进行计算压缩机的流入流出功率；构建枢纽中汽轮机的功率特性模型，利用所述枢纽中汽轮机的功率特性模型进行计算汽轮机的流入流出功率；构建枢纽中储气室的功率特性模型，利用所述枢纽中储气室的功率特性模型进行计算储气室的流入流出功率；构建枢纽中回热系统的功率特性模型，利用所述枢纽中回热系统的功率特性模型进行计算回热系统的流入流出热量；根据所述压缩机的流入流出功率、汽轮机的流入流出功率、储气室的流入流出功率和回热系统的流入流出热量得到压缩空气储能综合能源枢纽的数学模型；获取配电网的潮流分布和配热网的潮流分布；根据所述数学模型、配电网的潮流分布和配热网的潮流分布获取CAES运行成本、配电网运行成本和配热网运行成本，并获取统运行成本最小的调度方案。本专利技术实施例的基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法，可以通过基于综合能源枢纽的热电耦合系统的运行成本最小为优化目标，求解得到运行成本最小时最优调度方案，从而可以推进发电系统利用率提升和多能源的统筹调度优化配置，为多能源发电系统运行人员提供可执行的调度方案，提高工程经济性等诸多优点。另外，根据本专利技术上述实施例的基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在所述热电耦合系统中，系统运行成本包括所述CAES运行成本、所述配电网运行成本和配热网运行成本，优化调度的目标为整个综合能源枢纽的运行成本最小：minC＝CCAES+CPDN+CDHN，其中，为t时刻第j个CAES电站发出的电能，为t时刻第j个CAES热站发出的热能，ai(i＝0,1,...,5)和bi(i＝0,1,2)为运行成本系数，bt是t时刻的电价，是DHN中的热泵的出力，nhp是热泵的数量。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述构建枢纽中压缩机的功率特性模型，利用所述枢纽中压缩机的功率特性模型进行计算压缩机的流入流出功率，进一步包括：调度时刻tCAES电站j第l级压缩机从电网吸收的轴功率为其满足：其中，是CAES电站j第l级压缩机的绝热效率，k是空气的绝热指数，Rg是气体常数，是t时刻的空气质量流量，是l级压缩机t时刻的进口温度，是l级压缩机t时刻的出口压力和进口压力之比；调度时刻tCAES电站j第l级压缩机出口空气温度为：其中，为t时刻的环境温度；调度时刻tCAES电站j第l级压缩机空气压强满足：其中，和是t时刻第j个电站第l级进口压强和第l级出口压强，prstd是环境压强，是最后一级压缩机的出口压强，是t时刻第j个电站储气室的压强。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述构建枢纽中汽轮机的功率特性模型，利用所述枢纽中汽轮机的功率特性模型进行计算汽轮机的流入流出功率，进一步包括：调度时刻tCAES电站j第b级汽轮机透平输出轴功率为：其中，是CAES电站j第b级汽轮机的绝热效率，是t时刻CAES电站j的汽轮机空气质量流量，是t时刻CAES电站j第b级的进口温度，是t时刻CAES电站j的汽轮机的进出口压强比；调度时刻tCAES电站j第b级透平出口高压空气温度为：调度t时刻CAES电站j第b级透平出口空气压强满足：其中，和是t时刻第j个CAES电站第1级进口压强和第b级出口压强，prstd是环境压强，是最后一级汽轮机的出口压强，是t时刻第j个电站储气室的压强。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，其中，任意调度时刻tCAES电站j储气室内部的空气压强满足：其中，Vst是储气室的容积；调度时刻tCAES电站j第l级冷却器回收的热量为：其中，cpa是空气比热容，为总的回收功率。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度装置，包括：第一构建模块，用于构建基于压缩空气储能综合能源枢纽的热电耦合系统；第一获取模块，用于对所述热电耦合系统，获取所述热电耦合系统的总成本；第二构建模块，用于构建枢纽中压缩机的功率特性模型，利用所述枢纽中压缩机的功率特性模型进行计算压缩机的流入流出功率；第三构建模块，用于构建枢纽中汽轮机的功率特性模型，利用所述枢纽中汽轮机的功率特性模型进行计算汽轮机的流入流出功率；第四构建模块，用于构建枢纽中储气室的功率特性模型，利用所述枢纽中储气室的功率特性模型进行计算储气室的流入流出功率；第五构建模块，用于构建枢纽中回热系统的功率特性模型，利用所述枢纽中回热系统的功率特性模型进行计算回热系统的流入流出热量；第一计算模块，用于根据所述压缩机的流入流出功率、汽轮机的流入流出功率、储气室的流入流出功率和回热系统的流入流出热量得到压缩空气储能综合能源枢纽的数学模型；第二获取模块，用于获取配电网的潮流分布和配热网的潮流分布；第二计算模块，用于根据所述数学模型、配电网的潮流分布和配热网的潮流分布获取CAES运行成本、配电网运行成本和配热网运行成本，并获取统运行成本最小的调度方案。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：构建基于压缩空气储能综合能源枢纽的热电耦合系统；对所述热电耦合系统，获取所述热电耦合系统的总成本；构建枢纽中压缩机的功率特性模型，利用所述枢纽中压缩机的功率特性模型进行计算压缩机的流入流出功率；构建枢纽中汽轮机的功率特性模型，利用所述枢纽中汽轮机的功率特性模型进行计算汽轮机的流入流出功率；构建枢纽中储气室的功率特性模型，利用所述枢纽中储气室的功率特性模型进行计算储气室的流入流出功率；构建枢纽中回热系统的功率特性模型，利用所述枢纽中回热系统的功率特性模型进行计算回热系统的流入流出热量；根据所述压缩机的流入流出功率、汽轮机的流入流出功率、储气室的流入流出功率和回热系统的流入流出热量得到压缩空气储能综合能源枢纽的数学模型；获取配电网的潮流分布和配热网的潮流分布；以及根据所述数学模型、配电网的潮流分布和配热网的潮流分布获取CAES运行成本、配电网运行成本和配热网运行成本，并获取统运行成本最小的调度方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：构建基于压缩空气储能综合能源枢纽的热电耦合系统；对所述热电耦合系统，获取所述热电耦合系统的总成本；构建枢纽中压缩机的功率特性模型，利用所述枢纽中压缩机的功率特性模型进行计算压缩机的流入流出功率；构建枢纽中汽轮机的功率特性模型，利用所述枢纽中汽轮机的功率特性模型进行计算汽轮机的流入流出功率；构建枢纽中储气室的功率特性模型，利用所述枢纽中储气室的功率特性模型进行计算储气室的流入流出功率；构建枢纽中回热系统的功率特性模型，利用所述枢纽中回热系统的功率特性模型进行计算回热系统的流入流出热量；根据所述压缩机的流入流出功率、汽轮机的流入流出功率、储气室的流入流出功率和回热系统的流入流出热量得到压缩空气储能综合能源枢纽的数学模型；获取配电网的潮流分布和配热网的潮流分布；以及根据所述数学模型、配电网的潮流分布和配热网的潮流分布获取CAES运行成本、配电网运行成本和配热网运行成本，并获取统运行成本最小的调度方案。2.根据权利要求1所述的基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法，其特征在于，在所述热电耦合系统中，系统运行成本包括所述CAES运行成本、所述配电网运行成本和配热网运行成本，优化调度的目标为整个综合能源枢纽的运行成本最小：minC＝CCAES+CPDN+CDHN，其中，为t时刻第j个CAES电站发出的电能，为t时刻第j个CAES热站发出的热能，ai(i＝0,1,...,5)和bi(i＝0,1,2)为运行成本系数，bt是t时刻的电价，是DHN中的热泵的出力，nhp是热泵的数量。3.根据权利要求1所述的基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法，其特征在于，所述构建枢纽中压缩机的功率特性模型，利用所述枢纽中压缩机的功率特性模型进行计算压缩机的流入流出功率，进一步包括：调度时刻tCAES电站j第l级压缩机从电网吸收的轴功率为其满足：其中，是CAES电站j第l级压缩机的绝热效率，k是空气的绝热指数，Rg是气体常数，是t时刻的空气质量流量，是l级压缩机t时刻的进口温度，是l级压缩机t时刻的出口压力和进口压力之比；调度时刻tCAES电站j第l级压缩机出口空气温度为：其中，为t时刻的环境温度；调度时刻tCAES电站j第l级压缩机空气压强满足：其中，和是t时刻第j个电站第l级进口压强和第l级出口压强，prstd是环境压强，是最后一级压缩机的出口压强，是t时刻第j个电站储气室的压强。4.根据权利要求1所述的基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法，其特征在于，所述构建枢纽中汽轮机的功率特性模型，利用所述枢纽中汽轮机的功率特性模型进行计算汽轮机的流入流出功率，进一步包括：调度时刻tCAES电站j第b级汽轮机透平输出轴功率为：其中，是CAES电站j第b级汽轮机的绝热效率，是t时刻CAES电站j的汽轮机空气质量流量，是t时刻CAES电站j第b级的进口温度，是t时刻CAES电站j的汽轮机的进出口压强比；调度时刻tCAES电站j第b级透平出口高压空气温度为：调度t时刻CAES电站j第b级透平出口空气压强满足：其中，和是t时刻第j个CAES电站第1级进口压强和第b级出口压强，prstd是环境压强，是最后一级汽轮机的出口压强，是t时刻第j个电站储气室的压强。5.根据权利要求1所述的基于储能能源枢纽的热电耦合系统优化调度方法，其特征在于，其中，任意调度时刻tCAES电站j储气室内部的空气压强满足：其中，Vst是储气室的容积；调度时刻tCAES电站j第l级冷却器回收的热量为：其中，cpa是空气比热容，为总的回收功率。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅生伟，卢强，陈来军，薛小代，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11