一种微能源网系统及其协同优化运行控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种微能源网系统及其协同优化运行控制方法，通过合理配置供能侧以及能量转化装置所包含的具体设备，所构成的微能源网系统不仅具备较高的新能源接入比例，还能通过储能装置优化配置，通过电网、热网和气网满足用户用能需求，达到本地能源生产与用户用能负荷的基本平衡，并利用该协同优化运行控制方法对微能源网系统进行滚动优化，不断调整微能源网系统中可控供能设备的功率输出值，在满足供需的实时平衡前提下，使微能源网系统经济运行，从而达到节能的目的。将用能、供能和储能统一协同调度，实现微能源网系统中多供能互补，提高微能源网中多供能的综合利用效率和阶梯利用，减少排放，实现能源就地消纳。

【技术实现步骤摘要】
一种微能源网系统及其协同优化运行控制方法
本专利技术涉及综合能源利用领域，特别是涉及一种微能源网系统及其协同优化运行控制方法。
技术介绍
能源是人类赖以生存的重要保障，是经济社会发展的命脉。随着社会的发展和人民生活水平的提高，人类对能源的需求逐年增加，造成一次化石能源日益枯竭以及环境问题日益严峻，传统能源开发利用的弊端日益显著，能源变革势在必行。为提高能源利用效率，减少CO2排放，实现社会的可持续发展，将传统的能源系统和太阳能、风能等可再生能源发电相结合的方式，越来越受到人们的关注，以就地消纳可再生能源为目标的微电网应运而生。然而，微电网仅局限于电能，缺乏与气、热和冷等多种能源的耦合协调运行，使得能效不高。由于微能源网系统具有能效高、损耗小、污染少、运行灵活以及系统经济性好等特点，近年来引起全世界范围的广泛关注。目前，微能源网的运行主要以冷热电三联供系统(CombinedCoolingHeatingandPower，CCHP)为主，辅助风、光等可再生能源发电，而在负荷方面也仅划分为冷负荷、热负荷和电负荷，没有对用户用能需求进行细化，同时在供能侧和用能侧也没有考虑能源的阶梯利用和可再生能源的综合利用，导致综合能源利用效率不够高，同时也制约可再生能源的充分就地消纳。如何更好地提升综合能源阶梯利用和能效水平，实现微能源网系统实时协同优化运行是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种微能源网系统及其协同优化运行控制方法，考虑能源的阶梯利用和可再生能源的综合利用，以提高微能源网系统的综合能源利用效率，实现可再生能源的充分就地消纳，降低用户的用能成本，实现能源利用的节能减排。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种微能源网系统，所述系统包括供能侧、能量转化装置和负荷侧；所述供能侧包括风力发电装置、光伏发电装置、太阳能铝排管制热装置、太阳能铝排管制冷装置和燃气锅炉；所述负荷侧包括电负荷、冷负荷和热负荷；所述热负荷包括低温热水负荷、中温热水负荷、高温热水负荷以及高温蒸汽负荷；所述能量转化装置包括电热泵；所述风力发电装置用于将风能转化为电能，通过变流器接入电能母线；所述光伏发电装置用于将太阳能转化为电能，通过变流器接入电能母线；所述电能母线中的电能分为两路，一路供给电负荷，一路通入电热泵；所述电热泵用于将电能转化为热能，分别通入中温热水管道供给中温热水负荷以及通入低温热水管道供给低温热水负荷；所述太阳能铝排管制热装置采用铝排管作为集热器，通过热泵将太阳能和空气能转化为热能，通入高温热水管道供给高温热水负荷；所述太阳能铝排管制冷装置采用铝排管作为集热器，将太阳能和空气能转化为冷能，通入冷能管道供给冷负荷；所述燃气锅炉通过燃烧天然气加热锅炉产生高温蒸汽，通入高温蒸汽管道；所述高温蒸汽管道内的高温蒸汽供给高温蒸汽负荷。一种微能源网系统的协同优化运行控制方法，所述协同优化运行控制方法包括如下步骤：根据天气数据，通过深度学习对可再生能源设备的功率输出值进行预测，得到可再生能源设备的预测功率输出值；所述天气数据包括气温、湿度、气压、空气密度、太阳辐射强度、云覆盖率、地表温度、风速以及风向；所述可再生能源设备包括风力发电装置、光伏发电装置、太阳能铝排管制热装置和太阳能铝排管制冷装置；根据气象数据，通过深度学习对负荷侧的需求量进行预测；所述气象数据包括气温和风速；根据可再生能源设备的预测功率输出值以及负荷侧的需求量，利用优化模型对可控供能设备的功率输出值进行预测；所述优化模型包括目标函数、微能源网能量平衡约束条件和微能源网运行限值约束条件；所述可控供能设备包括燃气锅炉、燃气轮机、电热泵、电制冷、吸收式热泵、吸收式制冷机、电储能、储热装置和储冷装置；根据可再生能源设备的实际功率输出值和负荷侧的实时需求量，以可再生能源设备的实际功率输出值与预测功率输出值的偏差最小为优化目标，对微能源网系统进行优化，实时调整微能源网系统中可控供能设备的功率输出值。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：1、本专利技术所提供的一种微能源网系统，在负荷侧将热负荷分为高温蒸汽负荷、高温热水负荷、中温热水负荷和低温热水负荷，能够实现微能源网系统能源的阶梯利用，提高能效。该微能源网系统通过采用太阳能铝排管制热装置和太阳能铝排管制冷装置，直接将太阳能和空气能转化为热能和冷能，改变了传统的微能源网中太阳能仅用来发电的利用方式，增加了可再生能源的利用方式。该微能源网系统全部利用清洁能源，风能产生电能，燃气锅炉产生热能，太阳能同时产生冷能、热能和电能，不仅能够充分利用可再生能源，提高能效，还能极大地缓解目前的环境污染压力问题。2、本专利技术所提供的一种微能源网系统，通过合理配置供能侧以及能量转化装置所包含的具体设备，所构成的微能源网系统不仅具备较高的新能源接入比例，还能通过储能装置优化配置，通过电网、热网和气网满足用户用能需求，达到本地能源生产与用户用能负荷的基本平衡，实现了微能源网系统的独立运行，提高了能源的综合利用效率和阶梯利用，减少排放，实现能源就地消纳。同时该微能源网系统作为一种智慧型能源综合利用网络，具有损耗小、污染少、运行灵活以及系统经济性好的特点。3、本专利技术所提供的一种微能源网系统的协同优化运行控制方法，先对可再生能源设备的功率输出值和负荷侧的需求量进行预测，并基于此对可控供能设备的功率输出值进行预测，根据可再生能源设备的实际功率输出值和负荷侧的实时需求量，以可再生能源设备的实际功率输出值与预测功率输出值的偏差最小为优化目标，对微能源网系统进行滚动优化，不断调整微能源网系统中可控供能设备的功率输出值，在满足供需的实时平衡前提下，使微能源网系统经济运行，从而实现微能源网系统实时滚动优化运行，进而达到节能的目的。将用能、供能和储能统一协同调度，实现微能源网系统中多供能互补，提高微能源网中多供能的综合利用效率和阶梯利用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1所提供的微能源网系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例2所提供的微能源网系统协同优化运行控制方法的方法流程图。图3为本专利技术实施例2所提供的微能源网系统最优调度方案框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种微能源网系统及其协同优化运行控制方法，考虑能源的阶梯利用和可再生能源的综合利用，以提高微能源网系统的综本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微能源网系统，其特征在于，所述系统包括供能侧、能量转化装置和负荷侧；所述供能侧包括风力发电装置、光伏发电装置、太阳能铝排管制热装置、太阳能铝排管制冷装置和燃气锅炉；所述负荷侧包括电负荷、冷负荷和热负荷；所述热负荷包括低温热水负荷、中温热水负荷、高温热水负荷以及高温蒸汽负荷；所述能量转化装置包括电热泵；/n所述风力发电装置用于将风能转化为电能，通过变流器接入电能母线；/n所述光伏发电装置用于将太阳能转化为电能，通过变流器接入电能母线；/n所述电能母线中的电能分为两路，一路供给电负荷，一路通入电热泵；/n所述电热泵用于将电能转化为热能，分别通入中温热水管道供给中温热水负荷以及通入低温热水管道供给低温热水负荷；/n所述太阳能铝排管制热装置采用铝排管作为集热器，通过热泵将太阳能和空气能转化为热能，通入高温热水管道供给高温热水负荷；/n所述太阳能铝排管制冷装置采用铝排管作为集热器，将太阳能和空气能转化为冷能，通入冷能管道供给冷负荷；/n所述燃气锅炉通过燃烧天然气加热锅炉产生高温蒸汽，通入高温蒸汽管道；/n所述高温蒸汽管道内的高温蒸汽供给高温蒸汽负荷。/n

【技术特征摘要】
1.一种微能源网系统，其特征在于，所述系统包括供能侧、能量转化装置和负荷侧；所述供能侧包括风力发电装置、光伏发电装置、太阳能铝排管制热装置、太阳能铝排管制冷装置和燃气锅炉；所述负荷侧包括电负荷、冷负荷和热负荷；所述热负荷包括低温热水负荷、中温热水负荷、高温热水负荷以及高温蒸汽负荷；所述能量转化装置包括电热泵；
所述风力发电装置用于将风能转化为电能，通过变流器接入电能母线；
所述光伏发电装置用于将太阳能转化为电能，通过变流器接入电能母线；
所述电能母线中的电能分为两路，一路供给电负荷，一路通入电热泵；
所述电热泵用于将电能转化为热能，分别通入中温热水管道供给中温热水负荷以及通入低温热水管道供给低温热水负荷；
所述太阳能铝排管制热装置采用铝排管作为集热器，通过热泵将太阳能和空气能转化为热能，通入高温热水管道供给高温热水负荷；
所述太阳能铝排管制冷装置采用铝排管作为集热器，将太阳能和空气能转化为冷能，通入冷能管道供给冷负荷；
所述燃气锅炉通过燃烧天然气加热锅炉产生高温蒸汽，通入高温蒸汽管道；
所述高温蒸汽管道内的高温蒸汽供给高温蒸汽负荷。


2.如权利要求1所述的一种微能源网系统，其特征在于，所述供能侧还包括燃气轮机；
所述燃气轮机通过燃烧天然气产生电能和高温蒸汽，分别接入电能母线和通入高温蒸汽管道。


3.如权利要求2所述的一种微能源网系统，其特征在于，所述能量转化装置还包括余热锅炉；
所述燃气轮机通过燃烧天然气还产生高温烟气余热，送入余热锅炉；
所述余热锅炉通过换热管将所述高温烟气余热转化为高温蒸汽，通入高温蒸汽管道。


4.如权利要求3所述的一种微能源网系统，其特征在于，所述能量转化装置还包括电制冷；
所述电能母线中的电能还通入电制冷；
所述电制冷用于将电能转化为冷能，通入冷能管道供给冷负荷。


5.如权利要求4所述的一种微能源网系统，其特征在于，所述能量转化装置还包括吸收式热泵；
所述高温蒸汽管道内的高温蒸汽还通入吸收式热泵；
所述吸收式热泵用于将高温蒸汽转化为热能，分别通入高温热水管道供给高温热水负荷以及通入中温热水管道供给中温热水负荷。


6.如权利要求5所述的一种微能源网系统，其特征在于，所述能量转化装置还包括吸收式制冷机；
所述高温蒸汽管道内的高温蒸汽还通入吸收式制冷机；
所述吸收式制冷机用于将高温蒸汽转化为热能和冷能，分别通入低温热水管道供给低温热水负荷以及通入冷能管道供给冷负荷。


7.如权利要求6所述的一种微能源网系统，其特征在于，所述系统还包括储能设备，所述储能设备包括电储能、储热装置和储冷装置；
所述电储能为电池，所述电池和所述电能母线相连接；所述电储能用于储存电能和输出电能，在所述微能源网系统中电能充足时通过电储能储存电能，在所述微能源网系统中电能不足时，电储能相当于电源向电能母线输出电能；
所述储热装置为三个保温热水箱，三个所述保温热水箱分别和高温热水管道、中温热水管道以及低温热水管道相连接；所述储热装置用于储存热能和输出热能，在所述微能源网系统中热能充足时通过储热装置储存热能，在所述微能源网系统中热能不足时，储热装置相当于热源分别向高温热水负荷、中温热水负荷和低温热水负荷提供热能；
所述储冷装置为蓄冷罐，所述蓄冷罐和所述冷能管道相连接；所述储冷装置用于储存冷能和输出冷能，在所述微能源网系统中冷能充足时通过储冷装置储存冷能，在所述微能源网系统中冷能不足时，储冷装置相当于冷源向冷负荷提供冷能。


8.一种微能源网系统的协同优化运行控制方法，控制如权利要求1-7任一项所述的微能源网系统进行工作，其特征在于，所述协同优化运行控制方法包括如下步骤：
根据天气数据，通过深度学习对可再生能源设备的功率输出值进行预测，得到可再生能源设备的预测功率输出值；所述天气数据包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨培宏，刘景霞，亢岚，魏毅立，张继红，吴振奎，张自雷，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15