冷热电联供型多微网系统及其经济优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了冷热电联供型多微网系统及其经济优化调度方法，其中系统包括储能电站及均与该储能电站相连的若干个微网；其中，储能电站设有储能电站能量管理系统，微网设有微网能量管理系统；每个微网与储能电站间搭建电气联络线，由微网的电气母线与电气联络线相连从而连接到储能电站的公共连接点，实现储能电站与各个微网间的电能相互流动；储能电站能量管理系统制定冷热电联供型多微网系统的经济优化调度计划，并由各个微网的微网能量管理系统执行该经济优化调度计划，实现冷热电联供型多微网系统的运行经济性整体最优。不仅满足各个微网的冷热电负荷需求，而且没有出现弃冷、弃热和弃电的情况，并可显著降低日运行经济成本。

Multi-microgrid system of combined cooling, heating and power supply and its economic optimal dispatching method

The invention discloses a multi-microgrid system of combined cooling, heating and power supply type and its economic optimal dispatching method, in which the system includes energy storage power station and several micro-networks connected with the energy storage power station; among them, energy storage power station has energy management system of energy storage power station, micro-grid has energy management system of micro-grid; each micro-grid and energy storage power station has an electric contact line, and the electric bus and power supply of micro-grid are connected with each other. The gas connection line is connected to the common connection point of the energy storage power station to realize the energy flow between the energy storage power station and each microgrid; the energy management system of the energy storage power station formulates the economic optimal dispatching plan for the multi-microgrid system of the combined cooling, heating and power supply type, and executes the economic optimal dispatching plan by the micro-grid energy management system of each microgrid to realize the multi-microgrid system of the combined cooling, heating and power supply type. The operation economy is the best as a whole. It not only meets the demand of cooling, heating and power load of each microgrid, but also does not have the situation of discarding cooling, discarding heat and discarding electricity, and can significantly reduce the economic cost of daily operation.

【技术实现步骤摘要】
冷热电联供型多微网系统及其经济优化调度方法
本专利技术涉及一种优化调度方法，特别是涉及一种考虑储能电站服务的冷热电联供型多微网系统及其经济优化调度方法，属于综合能源利用

技术介绍
储能作用于电力系统的不同环节，总体的作用是实现新能源电力上网、保持电网高效安全运行和电力供需平衡。设置于终端用户的储能系统通过电力储放来提高供电可靠性，尤其在发生非预期停电等事故情况下，可以进行需求侧管理，在分时计价的地区，在低谷电价时段从电网买电存储进储能，在高峰电价时释放电能供给系统电负荷需求，既能节约用户电费花销，又能削峰填谷、平滑用电负荷，缓解电网压力。目前，用户侧储能一般采用价格较低的铅酸和铅碳电池，很少用锂电池；以及在峰谷价差较大的工业用户内部建设储能，以低充高放模式降低用户用电费用。然而，现有的用户侧储能的投资成本较高，铅炭电池的建设成本为1500-2000元/kWh，充放电倍率更高的锂离子电池的建设成本更达到2500-3000元/kWh，投资成本回收年限较长，以某储能电站(磷酸铁锂)为例，储能容量4MWh，储能功率1MW，成本回收周期长达12年。用户侧储能投资成本大、成本回收周期长的缺点限制了储能电站的发展和应用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种冷热电联供型多微网系统及其经济优化调度方法，不仅满足各个微网的冷热电负荷需求，而且没有出现弃冷、弃热和弃电的情况，并可显著降低冷热电联供型多微网系统的日运行经济成本。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术提供一种冷热电联供型多微网系统，包括储能电站，以及，均与该储能电站相连的若干个微网；其中，储能电站设有储能电站能量管理系统，微网设有微网能量管理系统；每个微网与储能电站间搭建电气联络线，由微网的电气母线与电气联络线相连从而连接到储能电站的公共连接点，实现储能电站与各个微网间的电能相互流动；储能电站能量管理系统制定冷热电联供型多微网系统的经济优化调度计划，并由各个微网的微网能量管理系统执行该经济优化调度计划，实现冷热电联供型多微网系统的运行经济性整体最优。本专利技术的系统进一步设置为：当任意一个微网电能过剩时，该微网的多余电能将输入到储能电站存储起来；当任意一个微网电能缺乏时，储能电站将输出电能供给该微网使用。本专利技术的系统进一步设置为：所述微网还包括与电能、冷能和热能相关的设备；其中，与电能相关的设备包括通过电气母线相连的光伏发电设备、风电机组、燃气轮机、电制冷机和蓄电池；与冷能相关的设备包括通过空气母线相连的电制冷机和吸收式制冷机；与热能相关的设备包括换热装置、燃气锅炉、燃气轮机和余热锅炉，换热装置和燃气锅炉通过热水母线相连，燃气轮机和余热锅炉通过烟气母线相连，余热锅炉和换热装置通过蒸汽母线相连；吸收式制冷机和余热锅炉还通过蒸汽母线相连；微网能量管理系统按调度计划控制电能、冷能和热能设备的运行，并与储能电站能量管理系统协调控制电能交互功率；燃气轮机的余热经余热锅炉后输出一部分余热经吸收式制冷机供应微网冷负荷需求，另一部分余热则经换热装置供应微网热负荷需求；当吸收式制冷机的制冷功率不足以提供微网的冷负荷功率需求时，电制冷机制冷来补充微网的冷负荷功率需求；当换热装置的制热功率不足以提供微网的热负荷功率需求时，燃气锅炉供热来补充微网的热负荷功率需求。本专利技术的系统进一步设置为：每个微网与储能电站之间分别安装测量表计，微网与储能电站之间的电能流动以购售电形式进行结算，微网以售电的形式向储能电站中存储电能、微网以购电的形式从储能电站中获取电能，同时微网按传输电量向储能电站支付服务费。本专利技术还提供一种冷热电联供型多微网系统的经济优化调度方法，包括以下步骤：根据预先确定的储能电站的收益来源，以及预先建立的冷热电联供型微网中的设备和储能电站的数学模型，建立冷热电联供型多微网系统的经济优化模型；对经济优化调度模型中的优化问题进行求解，求解的优化问题包括冷热电平衡和经济性最优的计算结果；根据计算结果，获得经济优化调度计划，并将所述经济优化调度计划发送至均与所述储能电站相连的若干个微网的能量管理系统执行。本专利技术的方法进一步设置为：所述储能电站的收益来源，具体包括结算价格差和服务费；所述结算价格差为微网存储电能到储能电站与微网从储能电站获取电能之间的购售电形式结算的价格差；所述服务费即为微网按传输电量向储能电站支付的服务费，具体为储能电站给微网提供存储、传输电能的线路、测量表计所产生的服务费。本专利技术的方法进一步设置为：所述冷热电联供型微网中的设备和储能电站的数学模型的预先建立，具体是对典型的冷热电联供型微网结构中的燃气轮机、燃气锅炉、吸收式制冷机、电制冷机、换热装置和蓄电池，以及储能电站进行建模；所述蓄电池和储能电站构成储能装置，使用储能装置的数学模型；其中，燃气轮机的数学模型为，PGT(t)＝Pgas(t)ηGT式中，PGT(t)为燃气轮机的输出功率，Pgas(t)为燃气轮机消耗的天然气功率，ηGT为燃气轮机的发电效率；其中，燃气锅炉的数学模型为，QGB(t)＝FGB(t)LNGηGB式中，QGB(t)为燃气锅炉在t时段的输出热量，FGB(t)为燃气锅炉在t时段的消耗燃气量，LNG为燃气热值，取9.7kWh/m3，ηGB为燃气锅炉的效率；其中，吸收式制冷机的数学模型为，QAC(t)＝PGT(t)γGTηWHηcoolingCOPAC式中，QAC(t)为吸收式制冷机的输出制冷功率，γGT为燃气轮机的热电比，ηWH为余热锅炉的效率，ηcooling为燃气轮机余热用于制冷的比例，COPAC为吸收式制冷机的能效比；其中，电制冷机的数学模型为，QEC(t)＝PEC(t)COPEC式中，QEC(t)为电制冷机的输出制冷功率，PEC(t)为电制冷机的消耗的电功率，COPEC为电制冷机的能效比；其中，换热装置的数学模型为，PHX(t)＝PGT(t)γGTηWHηheatingηHX式中，PHX(t)为换热装置的输出制热功率，ηheating为燃气轮机余热用于制热的比例，ηHX为换热装置的效率；其中，储能装置的数学模型为，式中，Sstor(t)为储能装置t时段的电容量，u为储能装置的自放电率，ηabs和ηrelea分别为储能装置的充电效率和放电效率，Pabs(t)和Prelea(t)分别为储能装置的充电功率和放电功率。本专利技术的方法进一步设置为：所述冷热电联供型多微网系统的经济优化调度模型，其目标函数为，minC＝Cgrid+Cfuel+Cess,b-Cess,s+Cserve式中，C为运行成本Cost的缩写，minC为运行成本的下限值，Cgrid为从电网购电费用，Cfuel为燃气轮机和燃气锅炉的燃气费用，Cess,b为微网从储能电站购电的费用，Cess,s为微网向储能电站售电的费用，Cserve为储能电站的服务费；其中，从电网购电费用Cgrid的计算公式为，式中，N为微网的个数，NT为调度周期时段数，τ(t)为t时段的购电电价，Pgrid,i(t)为t时段第i个微网从电网购电功率，Δt为调度时段的时长；其中，燃气轮机和燃气锅炉的燃气费用Cfuel的计算公式为，式中，cgas为购买燃气的单位体积价格，单位是元/m3,PGT,i(t)为第i个微网中燃气轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷热电联供型多微网系统，其特征在于：包括储能电站，以及，均与该储能电站相连的若干个微网；其中，储能电站设有储能电站能量管理系统，微网设有微网能量管理系统；每个微网与储能电站间搭建电气联络线，由微网的电气母线与电气联络线相连从而连接到储能电站的公共连接点，实现储能电站与各个微网间的电能相互流动；储能电站能量管理系统制定冷热电联供型多微网系统的经济优化调度计划，并由各个微网的微网能量管理系统执行该经济优化调度计划，实现冷热电联供型多微网系统的运行经济性整体最优。

【技术特征摘要】
1.一种冷热电联供型多微网系统，其特征在于：包括储能电站，以及，均与该储能电站相连的若干个微网；其中，储能电站设有储能电站能量管理系统，微网设有微网能量管理系统；每个微网与储能电站间搭建电气联络线，由微网的电气母线与电气联络线相连从而连接到储能电站的公共连接点，实现储能电站与各个微网间的电能相互流动；储能电站能量管理系统制定冷热电联供型多微网系统的经济优化调度计划，并由各个微网的微网能量管理系统执行该经济优化调度计划，实现冷热电联供型多微网系统的运行经济性整体最优。2.根据权利要求1所述的冷热电联供型多微网系统，其特征在于：当任意一个微网电能过剩时，该微网的多余电能将输入到储能电站存储起来；当任意一个微网电能缺乏时，储能电站将输出电能供给该微网使用。3.根据权利要求1所述的冷热电联供型多微网系统，其特征在于：所述微网还包括与电能、冷能和热能相关的设备；其中，与电能相关的设备包括通过电气母线相连的光伏发电设备、风电机组、燃气轮机、电制冷机和蓄电池；与冷能相关的设备包括通过空气母线相连的电制冷机和吸收式制冷机；与热能相关的设备包括换热装置、燃气锅炉、燃气轮机和余热锅炉，换热装置和燃气锅炉通过热水母线相连，燃气轮机和余热锅炉通过烟气母线相连，余热锅炉和换热装置通过蒸汽母线相连；吸收式制冷机和余热锅炉还通过蒸汽母线相连；微网能量管理系统按调度计划控制电能、冷能和热能设备的运行，并与储能电站能量管理系统协调控制电能交互功率；燃气轮机的余热经余热锅炉后输出一部分余热经吸收式制冷机供应微网冷负荷需求，另一部分余热则经换热装置供应微网热负荷需求；当吸收式制冷机的制冷功率不足以提供微网的冷负荷功率需求时，电制冷机制冷来补充微网的冷负荷功率需求；当换热装置的制热功率不足以提供微网的热负荷功率需求时，燃气锅炉供热来补充微网的热负荷功率需求。4.根据权利要求1所述的冷热电联供型多微网系统，其特征在于：每个微网与储能电站之间分别安装测量表计，微网与储能电站之间的电能流动以购售电形式进行结算，微网以售电的形式向储能电站中存储电能、微网以购电的形式从储能电站中获取电能，同时微网按传输电量向储能电站支付服务费。5.一种冷热电联供型多微网系统的经济优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：根据预先确定的储能电站的收益来源，以及预先建立的冷热电联供型微网中的设备和储能电站的数学模型，建立冷热电联供型多微网系统的经济优化调度模型；对经济优化调度模型中的优化问题进行求解，求解的优化问题包括冷热电平衡和经济性最优的计算结果；根据计算结果，获得经济优化调度计划，并将所述经济优化调度计划发送至均与所述储能电站相连的若干个微网的能量管理系统执行。6.根据权利要求5所述的冷热电联供型多微网系统的经济优化调度方法，其特征在于：所述储能电站的收益来源，具体包括结算价格差和服务费；所述结算价格差为微网存储电能到储能电站与微网从储能电站获取电能之间的购售电形式结算的价格差；所述服务费即为微网按传输电量向储能电站支付的服务费，具体为储能电站给微网提供存储、传输电能的线路、测量表计所产生的服务费。7.根据权利要求5所述的冷热电联供型多微网系统的经济优化调度方法，其特征在于：所述冷热电联供型微网中的设备和储能电站的数学模型的预先建立，具体是对典型的冷热电联供型微网结构中的燃气轮机、燃气锅炉、吸收式制冷机、电制冷机、换热装置和蓄电池，以及储能电站进行建模；所述蓄电池和储能电站构成储能装置，使用储能装置的数学模型；其中，燃气轮机的数学模型为，PGT(t)＝Pgas(t)ηGT式中，PGT(t)为燃气轮机的输出功率，Pgas(t)为燃气轮机消耗的天然气功率，ηGT为燃气轮机的发电效率；其中，燃气锅炉的数学模型为，QGB(t)＝FGB(t)LNGηGB式中，QGB(t)为燃气锅炉在t时段的输出热量，FGB(t)为燃气锅炉在t时段的消耗燃气量，LNG为燃气热值，取9.7kWh/m3，ηGB为燃气锅炉的效率；其中，吸收式制冷机的数学模型为，QAC(t)＝PGT(t)γGTηWHηcoolingCOPAC式中，QAC(t)为吸收式制冷机的输出制冷功率，γGT为燃气轮机的热电比，ηWH为余热锅炉的效率，ηcooling为燃气轮机余热用于制冷的比例，COPAC为吸收式制冷机的能效比；其中，电制冷机的数学模型为，QEC(t)＝PEC(t)COPEC式中，QEC(t)为电制冷机的输出制冷功率，PEC(t)为电制冷机的消耗的电功率，COPEC为电制冷机的能效比；其中，换热装置的数学模型为，PHX(t)＝PGT(t)γGTηWHηheatingηHX式中，PHX(t)为换热装置的输出制热功率，ηheating为燃气轮机余热用于制热的比例，ηHX为换热装置的效率；其中，储能装置的数学模型为，式中，Sstor(t)为储能装置t时段的电容量，u为储能装置的自放电率，ηabs和ηrelea分别为储能装置的充电效率和放电效率，Pabs(t)和Prelea(t)分别为储能装置的充电功率和放电功率。8.根据权利要求5所述的冷热电联供型多微网系统的经济优化调度方法，其特征在于：所述冷热电联供型多微网系统的经济优化调度模型，其目标函数为，minC＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴盛军，刘建坤，周前，汪成根，费骏韬，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，国网江苏省电力有限公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32