一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法技术

本发明专利技术提供一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法，该方法包括以下步骤：I、针对微网同时承担冷热电三种负荷的情况，提出了考虑蓄热蓄冷蓄电装置以及微源的冷热电联供微网环保经济调度模型。模型中设置冷热电供需实时平衡、微源及蓄能装置出力限制为约束条件，以微网运行的经济和环保的综合成本为目标函数；II、以一个包含燃气轮机、燃料电池、余热锅炉、吸收式制冷机、蓄电池、蓄热装置、蓄冷装置的微网为例，采用混沌粒子群优化算法对模型进行优化求解；III、算例验证了所提模型和算法的有效性，并讨论了不同蓄能装置对调度的影响。结果表明，蓄电池虽引起损耗上升，但能提高运行的经济性；蓄冷蓄热装置协调燃气轮机出力，降低了损耗和成本。

A method of environmental economic dispatch for cooling, heating and power supply microgrid

The present invention provides a method to study the environmental protection economic dispatch of a cold and power CO supply micronetwork. The method includes the following steps: I, the micro network assumes three kinds of heat and power load at the same time, and a cooling and thermal power storage storage device and a micro source for the micro network environmental protection scheduling model are proposed. In the model, the real time balance of cold and power supply and demand, the restriction of the output of the micro source and the energy storage device are restricted, and the comprehensive cost of the economy and environmental protection is taken as the objective function. II, a micro network consisting of gas turbine, fuel cell, waste heat boiler, absorption chiller, storage tank, storage unit, storage device and cold storage device For example, the chaotic particle swarm optimization (PSO) algorithm is used to optimize the model. The effectiveness of the proposed model and algorithm is verified by III, and the effect of different energy storage devices on the scheduling is discussed. The results show that the storage battery can increase the loss, but it can improve the economy of the operation; the cold storage regenerator can coordinate the gas turbine output, and reduce the loss and cost.

【技术实现步骤摘要】
一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法
本专利技术涉及电力系统微网经济调度领域，具体地说，是一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法。
技术介绍
伴随着电力电子技术、分布式发电技术和储能技术的发展，微网(Microgrid)技术作为智能电网的重用组成部分也逐渐走向成熟。微网中包括电源、负荷、储能及相关控制装置，冷热电联供(CombinedCooling，HeatingandPower，CCHP)技术是一种先进的供能技术，可以向系统内的用户综合提供电能、热能以及冷能，实现能量的梯级利用，同时天然气的燃烧较传统电煤的排污更低，使得“微型能源网”具有良好的社会和环境效益。以往的研究大都是以热/冷定电模式确定燃气轮机出力，将蓄冷蓄热装置引入，建立了一个包含光伏、风电、微型燃气轮机、燃料电池、余热锅炉、吸收式制冷机、蓄电池、蓄热蓄冷装置以及冷热电负荷的微网为对象的环保经济协调调度模型。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对微网同时承担冷热电三种负荷的情况，提出一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法，以保证电力供应的基础上，提高运行的经济性，具有良好的环境效益。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法，所述方法建立了综合考虑系统运行成本和污染物排放成本的电力系统环境经济调度模型，并提出了一种改进多目标引力搜索算法(IGSA)对该模型进行求解，最大限度地降低火电机组的总能耗以及污染气体的排放。一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：针对微网同时承担冷热电三种负荷的情况，提出了考虑蓄热蓄冷蓄电装置以及微源的冷热电联供微网环保经济调度模型。模型中设置冷热电供需实时平衡、微源及蓄能装置出力限制为约束条件，以微网运行的经济和环保的综合成本为目标函数；步骤2：以一个包含燃气轮机、燃料电池、余热锅炉、吸收式制冷机、蓄电池、蓄热装置、蓄冷装置的微网为例，采用混沌粒子群优化算法对模型进行优化求解；步骤3：算例验证了所提模型和算法的有效性，并讨论了不同蓄能装置对调度的影响。结果表明，蓄电池虽引起损耗上升，但能提高运行的经济性；蓄冷蓄热装置协调燃气轮机出力，降低了损耗和成本。作为进一步描述，步骤1中提到的三联供微网环保经济协调调度的目标是在满足系统运行约束条件下优化微源、蓄能装置出力及热冷比，使得计及环保效益的系统总运行成本最低，目标函数为：式中：F是系统总运行成本；T为微电网调度周期内的总时段数；t为时段编号；Cf(t)表示燃料成本，指燃料电池和燃气轮机消耗天然气的成本；Com(t)表示运行维护成本，本文考虑了燃料电池、燃气轮机以及蓄电池，忽略了其他装置的运维成本[13-16]；Cex(t)表示微网与大电网交互电力的成本，购买电力为正，售出电力为负；Csr(t)表示微网向大电网购买正负旋转备用的成本；Ce(t)表示二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳和二氧化碳等四种污染气体的排放成本。作为进一步描述，步骤2提到对于微源及蓄能装置的运行约束体现为对相应的优化变量即粒子位置的限制。粒子位置越限时，取其限值。而将蓄能装置容量约束、热冷平衡约束以及蓄能装置周期始末状态一致约束作为罚函数计入目标函数中，作为适应度值即作为进一步描述，步骤3中根据配电网的网络特点，选取微电网运行电压等级为380V，线路选择LJ-16型导线，线路阻抗为R＝1.98Ω/km，X＝0.358Ω/km。燃气轮机排烟温度为785K，余热锅炉出口烟气温度为403K，制热系数0.95，吸收式制冷机出口烟气温度为443K，制冷系数为1.2。蓄电池、蓄热装置以及蓄冷装置的容量分别是500kWh、150kWh、150kWh，最大、最小剩余容量、初始容量均为各自额定容量的100％、20％、60％。与现有方法相比，本专利技术的有益效果是：在已知冷热电负荷需求以及新能源出力预测数据的基础上，建立了包含燃气轮机、燃料电池、余热锅炉、吸收式制冷机、蓄电池、蓄热装置、蓄冷装置的联供优化模型，并采用混沌粒子群算法求解。实例分析结果表明，并网运行时微网可以减少自身的运行成本，而且具有良好的环境效益。同时算例显示，利用蓄电池可以有效降低运行费用，但会引起损耗上升。蓄冷蓄热装置虽然在经济性上不如蓄电池影响明显，但是对于协调余热锅炉、吸收式制冷机工作有着重要作用，起到优化热冷出力的作用。附图说明图1为：本专利技术一实施例的冷热电联供系统结构框图。图2为：本专利技术一实施例的微网系统结构图。图3为：本专利技术一实施例的电力负荷需求曲线图。图4为：本专利技术一实施例的热冷负荷及新能源出力图。图5为：本专利技术一实施例的电源出力及所需旋转备用。图6为：本专利技术一实施例的余热锅炉、制冷机、蓄冷蓄热装置出力图。具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。本专利技术所述的一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法，包括如下步骤：步骤1：针对微网同时承担冷热电三种负荷的情况，提出了考虑蓄热蓄冷蓄电装置以及微源的冷热电联供微网环保经济调度模型。模型中设置冷热电供需实时平衡、微源及蓄能装置出力限制为约束条件，以微网运行的经济和环保的综合成本为目标函数；三联供微网系统主要由燃气轮机、燃料电池、风电、光伏、蓄电池、余热锅炉、吸收式制冷机、蓄冷蓄热装置构成，如图1所示。目标函数为：其中，约束条件为：1)潮流约束式中：N是系统总节点数；i＝1，2，…，N；Gij、Bij和θij分别是节点i和j之间的导纳和相角差；j∈i表示与节点i相连的节点。2)热平衡约束HE(t)+HS2(t)＝HL(t)式中：HE(t)为t时刻余热锅炉热出力(单位：kW)；HL(t)为t时刻总的热负荷；HS2(t)＞0，蓄热装置向负荷供热，HS2(t)＜0，蓄热装置储存热能。3)冷平衡约束CO(t)+HS3(t)＝CL(t)式中：CO(t)为t时刻制冷机制冷出力(单位：kW)；CO(t)为t时刻总的冷负荷值；CO(t)＞0，蓄冷装置向负荷供冷，CO(t)≤0，蓄冷装置储存冷能。5)微型燃气轮机机组出力及爬坡约束Pgt，i，min≤Pgt，i(t)≤Pgt，i，max式中：Pgt，i，max、Pgt，i，min分别为燃气轮机出力上下限。6)燃料电池运行约束Pfc，i，min≤Pjc，i≤Pfc，i，max式中：Pfc，i，max、Pfc，i，min分别为燃料电池的有功出力上下限。7)蓄能装置约束除了前述的约束条件，本文假设一个调度周期结束后与初始时蓄能装置状态一致，可用下式表示：SHi(T)＝SHi(0)8)旋转备用约束本文考虑首先由燃气轮机、燃料电池和蓄电池承担旋转备用，在不能满足时方向大电网购买。式中：SRu(t)、SRd(t)分别表示微网t时段所需的正负旋转备用，一般情况下取系统负荷的5％加上风电光伏的20％；Psu(t)、Psd(t)分别表示t时段向外电网购买的旋转备用。。步骤2：以一个包含燃气轮机、燃料电池、余热锅炉、吸收式制冷机、蓄电池、蓄热装置、蓄冷装置的微网为例，采用混沌粒子群优化算法对模型进行优化求解；采用混沌粒子群采用粒子群优化(ChaoticPartialSwarmOptimization，CPSO)算法对上文建立的冷热电联供微网协调调度模型进行优化计算。粒子群算法具有并行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：I、针对微网同时承担冷热电三种负荷的情况，提出了考虑蓄热蓄冷蓄电装置以及微源的冷热电联供微网环保经济调度模型。模型中设置冷热电供需实时平衡、微源及蓄能装置出力限制为约束条件，以微网运行的经济和环保的综合成本为目标函数；II、以一个包含燃气轮机、燃料电池、余热锅炉、吸收式制冷机、蓄电池、蓄热装置、蓄冷装置的微网为例，采用混沌粒子群优化算法对模型进行优化求解；III、算例验证了所提模型和算法的有效性，并讨论了不同蓄能装置对调度的影响。结果表明，蓄电池虽引起损耗上升，但能提高运行的经济性；蓄冷蓄热装置协调燃气轮机出力，降低了损耗和成本。

【技术特征摘要】
1.一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：I、针对微网同时承担冷热电三种负荷的情况，提出了考虑蓄热蓄冷蓄电装置以及微源的冷热电联供微网环保经济调度模型。模型中设置冷热电供需实时平衡、微源及蓄能装置出力限制为约束条件，以微网运行的经济和环保的综合成本为目标函数；II、以一个包含燃气轮机、燃料电池、余热锅炉、吸收式制冷机、蓄电池、蓄热装置、蓄冷装置的微网为例，采用混沌粒子群优化算法对模型进行优化求解；III、算例验证了所提模型和算法的有效性，并讨论了不同蓄能装置对调度的影响。结果表明，蓄电池虽引起损耗上升，但能提高运行的经济性；蓄冷蓄热装置协调燃气轮机出力，降低了损耗和成本。2.基于权利要求1所述的一种研究冷热电联供微网环保经济调度的方法，其特征在于：步骤I所述的三联供微网系统主要由燃气轮机、燃料电池、风电、光伏、蓄电池、余热锅炉、吸收式制冷机、蓄冷蓄热装置构成；冷热电联供微网系统中包含有燃气轮机、燃料电池以及光伏风电等微源；本发明对蓄电池、蓄热装置、蓄冷装...

【专利技术属性】
技术研发人员：任建文，易琛，渠卫东，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13