一种高校综合能源系统规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高校综合能源系统规划方法，用于各类高校的能源系统规划。所述高校综合能源系统规划方法包含四个步骤：分析不同高校能源系统特点配置能量枢纽；按照经济和环保两个方面的要求建立目标函数；考虑能量系统的多种约束条件；选择优化算法进行计算。本发明专利技术给出的高校综合能源系统规划方法能够适应不同高校的能源系统特点，达到降低成本、提高可再生能源消纳率的目标。与现有技术相比，本方法具有适应性强、可操作性佳、可扩展性好等优点。

A Planning Method of Comprehensive Energy System in Colleges and Universities

The invention discloses a comprehensive energy system planning method for colleges and universities, which is used for energy system planning of various colleges and universities. The planning method of University integrated energy system includes four steps: analyzing the characteristics of different university energy systems and allocating energy hubs; establishing objective functions according to the requirements of economy and environmental protection; considering various constraints of energy system; selecting optimization algorithm for calculation. The planning method of comprehensive energy system in Colleges and universities provided by the invention can adapt to the characteristics of energy system in different colleges and universities, and achieve the goal of reducing costs and improving the absorption rate of renewable energy. Compared with the existing technology, this method has the advantages of strong adaptability, good operability and good scalability.

【技术实现步骤摘要】
一种高校综合能源系统规划方法
本专利技术涉及综合能源系统和电力系统规划领域，特别是涉及一种适用于高校综合能源系统的规划方法。
技术介绍
随着化石能源的日渐枯竭，以及其燃烧所导致的环境污染的加剧，能源革命的开展已经提上了各国的日程。综合能源系统借助分布式动态能量管理系统，可实现对分布式能源设备的宽领域优化协调控制，最终达到电、热、气等各种不同能源的互补，提升能源使用效率。高校是兼顾教育、科研和社会服务重任的基地，是构成社会的重要社区，也是资源能源消费的大户，因此研究高校背景下的综合能源系统规划问题具有重要意义。
技术实现思路
本方法包含四个步骤。分析不同高校能源系统特点，建立目标函数，考虑多种约束条件，选择优化算法进行计算，对高校综合能源系统的各种能源进行规划。步骤1，配置能量枢纽。调研高校的多种建筑的用能特征和可再生能源的发电情况，按照分类进行划分不同区域，每个区域配置一个能量枢纽。步骤2，建立目标函数。包含总成本最小和可再生能源消纳率最高，可得双目标函数，将双目标函数转化为单目标函数：。总成本：。投资成本包括设备买入与维修等费用，设备总成本按指数平均分配到每一年；运行成本包括发电成本和购入各种能源成本：；环境成本主要考虑碳排放惩罚成本：；国家对光伏发电和风力发电的补贴为：。可再生能源消纳率：。步骤3：列写约束条件。包含等式约束和不等式约束。等式约束只考虑能量枢纽的输入输出约束：。不等式约束有六种：功率平衡约束；各能量生产单元出力约束及容量约束；蓄电池约束；倒送功率约束；可再生能源消纳率约束；能量枢纽的分配因子约束。步骤4：选择优化算法进行计算。由于综合能源系统结构复杂多样，其协调优化问题是一个维数很高的非线性非凸模型，必须采用现代优化算法才可以将其解决，主要包括粒子群算法、禁忌搜索算法、模拟退火、遗传算法、引力搜索算法、蚁群算法、人工神经网络等。附图说明图1是本专利技术中的高校综合能源系统规划模型。图2是本专利技术中的高校综合能源系统规划流程图。具体实施方式下面根据附图和实例，对本专利技术进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。步骤1，配置能量枢纽。调研高校的多种建筑的用能特征和可再生能源利用情况，按照分类划分不同区域，每个区域配置一个能量枢纽。该高校综合能源系统由风电机组，太阳能电池，柴油机，储能蓄电池以及各种负荷构成，可构建了通过电、热、气三大网络互联的含有5个能量枢纽（Hub1-Hub5）的综合能源系统架构。Hub1是高校获取电能的主要途径，其内置有一个小型柴油机、一个小型风机及大量光伏板，作为总发电厂及总电源，称之为电能Hub。其中一部分电能可以由电网按照一定价格购入，应用风机和光伏板可以降低发电成本。Hub2是轻型Hub，包括电能通过变压器变换电压后送入高校直接使用、通过电锅炉转化为热能供热以及供应电动汽车充电桩充电等。Hub3是以热电联产装置（CHP）为主的能量枢纽，内含燃气锅炉和吸收式制冷机，将天然气转化成热能和冷能等。Hub4是以冷热电联产装置（CCHP）为主的能量枢纽。Hub5是热能Hub，由热网购入的热能以及太阳能集热器得到的热能经过转化后供热。步骤2，建立目标函数。包含总成本最小和可再生能源消纳率最高，目标函数表达式如下：总成本包含四部分，表达式如下：其中，为设备的投资成本、为运行成本、为环境成本、为光伏发电与风力发电补贴。投资成本包括设备买入与维修等费用，设备总成本按指数平均分配到每一年。运行成本包括发电成本和从外界购入各种能源成本：其中，为机组i的燃料价格，表示机组i在时刻t的燃料消耗，为能源种类j的单位购入价格，为时刻ｔ购入能源种类j的量。环境成本主要考虑碳排放惩罚成本：其中，为发电机数目；T为规划时间段；为机组i的碳排放强度，随机组的类型和参数等变化而变化，但不随场景时刻t变化而变化；为机组i在时刻t的出力；为单位碳排放价格。国家对光伏发电和风力发电的补贴为：其中，分别为光伏发电与风力发电单位补贴价格，为规划时间段t内光伏发电量与风力发电量。可再生能源消纳率表达式如下：其中，为光伏发电直接供给负荷电量，为光伏发电经过电池存储后供给负荷电量，为用户负荷总量。步骤3：列写约束条件。包含等式约束和不等式约束。等式约束只考虑能量枢纽的输入输出约束，表达式如下：该高校综合能源系统总的能量枢纽转化矩阵为:不等式约束包含以下六种：功率平衡约束：其中，为风力发电机的发电功率，为太阳能电池板的总发电功率，为蓄电池的充放电功率，为发电机发电功率，为与其他电网交换功率，为负荷功率。各能量生产单元出力约束及容量约束：其中，为第i个能量生产单元的出力，、分别为第i个能量生产单元的出力上下限，为第i个能量生产单元的容量，为第i个能量生产单元的容量上限。蓄电池约束：其中，为蓄电池的剩余电量，、分别为蓄电池的最大、最小允许剩余容量值，为蓄电池的充放电功率，、分别为蓄电池充电功率的上下限。倒送功率约束：其中，为电网的倒送功率，为电网允许倒送功率的最大值。可再生能源消纳率约束：其中，为可再生能源消纳率的最小允许值。能量枢纽的分配因子约束：步骤4：选择优化算法进行计算。由于综合能源系统结构复杂多样，其协调优化问题是一个维数很高的非线性非凸模型，必须采用现代优化算法才可以将其解决，主要包括粒子群算法、禁忌搜索算法、模拟退火、遗传算法、引力搜索算法、蚁群算法、人工神经网络等。选用遗传算法求解即可得到实例的规划方案。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高校综合能源系统规划方法，用于各类高校的能源系统规划，其特征在于，该方法包含如下步骤：（1）配置能量枢纽；（2）建立目标函数；（3）列写约束条件；（4）选择优化算法进行计算。

【技术特征摘要】
1.一种高校综合能源系统规划方法，用于各类高校的能源系统规划，其特征在于，该方法包含如下步骤：（1）配置能量枢纽；（2）建立目标函数；（3）列写约束条件；（4）选择优化算法进行计算。2.根据权利要求1所述的一种高校综合能源系统规划方法，其特征在于，步骤（1）中需要调研高校的多种建筑的用能特征和可再生能源的发电情况，按照分类进行划分不同区域，每个区域配置一个能量枢纽。3.根据权利要求1所述的一种高校综合能源系统规划方法，其特征在于，步骤（2）中的目标函数包...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永强，杨晓华，王植，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11