一种考虑供热网和热负荷的多能源系统优化规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑供热网和热负荷的多能源系统优化规划方法，建立了MES的综合最优化模型，该方法考虑了供热网的供热网络特性和热负荷的特性，将热电联产系统，供热网络和包括建筑物供热负荷和生活热水负荷在内的热负荷全部模拟并嵌入到规划模型中，并运用节点法，对加热网络的特性进行了精确、全面的建模；同时利用建筑物和储水箱的热模型，模拟了包括建筑物供暖负荷和家用热水负荷在内的热负荷。在此基础上，针对MES提出了基于MILP的优化规划模型，并考虑了投资成本，燃料成本，电网成本，维护成本和环境成本。本发明专利技术提供的方法实现了对基于供热网和热负荷的多能源系统管理的逐级细化、优化求解以及全局和局部的协调。

An Optimal Planning Method for Multi-energy System Considering Heating Network and Heat Load

【技术实现步骤摘要】
一种考虑供热网和热负荷的多能源系统优化规划方法
本专利技术属于多能源系统优化领域，具体来说，涉及一种考虑供热网和热负荷的多能源系统优化规划方法。
技术介绍
能源是人类社会发展的重要基础，构建高效，清洁，可持续的能源体系是当前人类面临的一个重大问题。与传统的分布式能源系统相比，多能源系统(MES)是一种集多种能源载体为一体的能源系统，能够针对各种需求提供能源服务，具有能源效率高，运行条件灵活和环保等优点。因此，MES被认为在未来有广阔的前景。在分布层面或微电网层面，MES最常见的形式是热电集成化的多能源系统，它由热电联产系统，加热系统和负载组成。对于综合热电MES来说，提高能效和经济性能的最基本和核心问题是实现电能和热能的协调规划。目前，已经开展了许多关于MES规划的研究，重点包括系统结构优化，单元容量配置和储能系统配置等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种考虑供热网和热负荷的多能源系统优化方法，运用节点法，对加热网络的特性进行了精确、全面的建模，并利用建筑物和储水箱的热模型，模拟了包括建筑物供暖负荷和家用热水负荷在内的热负荷，在此基础上，针对MES提出了基于MILP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑供热网和热负荷的多能源系统优化规划方法，其特征在于，所述规划方法包括以下步骤：S1：建立MES的综合最优化模型MILP；S2：对步骤S1中获得的优化模型进行仿真并分析结果。

【技术特征摘要】
1.一种考虑供热网和热负荷的多能源系统优化规划方法，其特征在于，所述规划方法包括以下步骤：S1：建立MES的综合最优化模型MILP；S2：对步骤S1中获得的优化模型进行仿真并分析结果。2.根据权利要求1所述的考虑供热网和热负荷的多能源系统优化规划方法，其特征在于，在所述步骤S1中建立MES的综合最优化模型的步骤如下：S11：建立MES的最优规划模型目标函数，如式(1)所示：minC＝Cinv+Cfuel+Cgrid+Cmain+Cenv式(1)式(1)中的参数包括经济成本和环境成本，经济成本包括年化投资成本Cinv，燃料成本Cfuel，与主电网的交互成本Cgrid，以及维护成本Cmain，环境成本Cenv包括燃气轮机和燃气锅炉产生的二氧化碳的罚款成本；步骤S111中年化投资成本的函数建立如式(2)所示：式(2)中，r是资本利率，y是投资回报年数；和分别是是燃气轮机和燃气锅炉的单位容量投资成本；和分别是电池和蓄热罐的单位容量投资成本；和分别是燃气轮机和燃气锅炉的容量；和分别是电池和储热罐的容量；S112：确定包括燃气轮机和燃气锅炉所用天然气的燃料成本函数，如式(3)所示：式(3)中，cgas是天然气的价格，是燃气轮机在时间段t的电功率，是燃气轮机在时间段t的热功率，ηgt是燃气轮机的效率，ηbg是燃气锅炉的效率，Δt是该时间段的时间间隔，N是时间段的指标组；S113：确定与主电网互动成本函数，如式(4)所示：式(4)中，电网成本等于电网购电成本减去电网售电成本，其中是主电网购电价格，是出售给主电网的电价，而和分别是在时间段t购买和出售给主电网的电量；S114：确定维护成本函数，如式(5)所示：式(5)中，其中和分别是燃气轮机和燃气锅炉的单位维护成本，和分别是电池和储热罐的单位维护成本，和分别是电池的充电功率和放电功率，同时和分别是储热罐的储能和释能；S115：确定MES的环境成本函数，如式(6)所示：式(6)中，cpena是CO2排放的单位罚款成本，mgt是燃气轮机的CO2排放因子，mgb是燃气锅炉的CO2排放因子；S12：确定制约因素函数；S121：确定热电联产系统约束函数，其中包括燃气轮机，燃气锅炉，电池和储热罐设备的运行约束；a、确定燃气轮机和燃气锅炉的运行约束，如式(7)所示：b、确定电池的运行约束，如式(8)所示：式(8)中，和分别表示充电和放电状态的二元变量，和分别是充电和放电的上限系数，是电池的能级，和分别是充电和放电的效率，和分别是能级的下限系数和上限系数；第一和第二约束分别是充电功率和放电功率的限制；第三和第四约束是充电状态和放电状态的限制；第五个约束是电池的能量方程，最后一个约束是能级限制；c、确定储热罐的运行约束，如式(9)所示：式(9)中，和分别是表示储存和释放状态的二元变量，和分别是储存和释放的上限系数，是储热罐的能级，和分别是储存和释放的效率，和是能级的下限系数和上限系数；每个约束的含义与电池约束的含义相似；d、确定与主电网交互的约束，如式(10)所示：式(10)中，是最大交互功率，并且和是表示电网购售电状态的二元变量；第一和第二约束是交互功率的限制；第三和第四个约束是交互状态的限制；e、建立负荷传递约束函数，如式(11)所示：式(11)中，和分别是表示在时间段t传入和传入状态的二元变量，并且是时间段t的可传递电负荷；第一和第二约束分别是传入和传出电功率的限制，第三和第四约束是传入和传出状态的限制；f、建立能量平衡约束，如式(12)所示：式中，是时间段t处的固定电力负荷，是热电联产系统在时间段t的输出热功率，ηhe是热交换器的效率；第一和第二约束分别代表电功率平衡和热功率平衡；S122：确定供热网络的约束，其中包括温度混合和节能、传输延迟和热损失以及温度限制：j、确定温度混合和节能的运行约束；j1、假设流入同一节点的质量交换热能并完全混合其温度，流出该节点的质量将...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆钊，刘兴琳，卢涛，王骞，刘可真，李鹤健，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53