基于用能效率最优的园区综合能源协同优化方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种基于用能效率最优的园区综合能源协同优化方法，包括如下步骤：步骤S1：构建园区微电网设备单元模型；步骤S2：构建目标函数；该目标函数的约束条件包括供电平衡约束、供热平衡约束、供冷平衡约束、能量转换设备约束、蓄电池约束、储热罐约束、水蓄冷约束、与电网交互功率约束；步骤S3：求解目标函数；步骤S4：根据目标函数求解结果对园区综合能源进行协同优化。本发明专利技术还提供了一种电子设备。本发明专利技术利用改进粒子群算法对工商业园区综合能效进行分析，改进后的粒子群算法可提高综合能效最大值。

【技术实现步骤摘要】
基于用能效率最优的园区综合能源协同优化方法及设备
本专利技术属于电力调度
，尤其涉及工商业园区综合能效管理技术。
技术介绍
当今世界，环境污染、能源短缺等问题日益严重，综合能源系统被认为是实现能源的低碳排放和高效运行的有效途径，将成为未来人类社会能源的主要承载形式，受到了广泛的关注。综合能源系统以电力系统为核心，统一规划调度电/气/冷/热等多种能源系统，提高能源利用率，促进可再生资源的开发与利用，对国民经济和社会发展产生极大的促进作用。园区综合能源系统(IntegratedCommunityEnergySystem,ICES)依托于大型园区，如学校、居民社区、工业园区等，采用燃气轮机、热泵、制冷机等设备实现更加广泛的多能互补，为用户提供绿色、高效、可靠的供能服务，是当前综合能源系统的主要实现形式，具有广阔的应用前景。我国电力体制正在启动新一轮深化改革工作，目的是实现电力商品属性，构建竞争性的电力市场。电网企业需在新的电力市场环境下提高业务覆盖面，发展能源综合服务，提升企业能效水平。新电改形势下，电网企业发展综合能源服务，是在提供输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于用能效率最优的园区综合能源协同优化方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1：构建园区微电网设备单元模型：包括分布式光伏发电模型、分布式风力发电模型、热电联产模型、燃气锅炉模型、电制冷模型、吸收式制冷模型、蓄电池模型、蓄热系统模型；/n步骤S2：构建目标函数：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于用能效率最优的园区综合能源协同优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：构建园区微电网设备单元模型：包括分布式光伏发电模型、分布式风力发电模型、热电联产模型、燃气锅炉模型、电制冷模型、吸收式制冷模型、蓄电池模型、蓄热系统模型；
步骤S2：构建目标函数：



式中，Eout，i和Ein，i分别为系统能源形式i输出和输入功率；λi为能源形式i的能质系数；Le(t)、Lh(t)和Lc(t)分别为t时刻输出的电负荷、热负荷和冷负荷；Pe(t)和Pg(t)分别为t时刻输入的电功率和天然气功率；λe、λg、λh和λc分别为电能、气能、热能和冷能的能质系数；
该目标函数的约束条件包括供电平衡约束、供热平衡约束、供冷平衡约束、能量转换设备约束、蓄电池约束、储热罐约束、水蓄冷约束、与电网交互功率约束；
步骤S3：求解目标函数；
步骤S4：根据目标函数求解结果对园区综合能源进行协同优化。


2.根据权利要求1所述的一种基于用能效率最优的园区综合能源协同优化方法，其特征在于：所述园区微电网设备单元模型中：
(1)分布式光伏发电数学模型如下：



式中，PPV为光伏输出功率(kW)；G为光照强度(kW/m2)；Ts为光伏电池表面温度(℃)；Pstc、Gstc、Tstc分别为标准测试条件下的最大输出功率(kW)、光照强度(kW/m2)、光伏电池表面温度(℃)；ε为光伏电池温度系数；
Ts＝Ta+0.0138·(1+0.031Ta)·(1-0.042u)·G(1.2)
式中，Ta为环境温度(℃)，u为风速(m/s)；
(2)分布式风力发电数学模型如下：



式中，uci、uco、ur分别为切入风速、切出风速、额定风速(m/s)；Pwt为风机输出功率(kW)；Pr为风机额定输出功率(kW)；f(u)为降额输出功率曲线，通过三阶多项式拟合，



(3)热电联产模型中热电关系数学模型为：






式中，分别为t时段微燃机的排期余热量、电功率、发电效率；ηL为散热损失率；为时段t溴冷机制热量；Coph、ηh分别为溴冷机的制热系数和烟气回收率；
(4)燃气锅炉数学模型
QGB＝ηGBFGB(1.7)
式中，QGB为燃气锅炉产热量(kW)，ηGB为燃气锅炉的产热效率，FGB为燃气锅炉耗气量(m3)；
(5)电制冷数学模型
电制冷机输入电量与输出冷量的比值称为制冷系数，用COPEC表示，受其负载率的影响较小，工作特性表示为：



式中，和分别为时段t电制冷机输出的冷量和消耗的电量；
(6)吸收式制冷数学模型
定义热力系数COPAR为吸收式制冷机输入热量与输出冷量的比值，得到其工作特性为：



式中，和分别为t时段吸收式制冷机输出的冷量和消耗的热量；
(7)蓄电池数学模型
用蓄电池进行建模，假设在Δt时间段内，蓄电池以一固定的功率进行充放电，则蓄电池的能量变化过程可用下式表示：



式中，PES，C和PES，D分别为蓄电池的充电功率和放电功率(kW)，表示充放电前蓄电池的初始能量；表示充放电后蓄电池中所存储的能量(kW·h)，σES为蓄电池的自放电系数，ηES，C、ηES，D分别表示蓄电池的充放电效率；Δt为时间间隔；
相应的，蓄电池的荷电状态SOC值可用如下表达式进行计算：



式中，SES表示蓄电池SOC值，WES，R表示蓄电池的额定容量(kW·h)；表示为充放电后蓄电池中所存储的能量(kW·h)；
对于SOC值初始值的选择可分为两种形式，一是初始值取SOC最小值，二是使其与运行周期结束时SOC相等，表示如下：






式中，为SOC值初始值，为SOC最小值，为运行周期结束时SOC值；
蓄电池的充放电功率也受到相关因素限制，该条件可用如下不等式方程组描述：



式中，分别表示电池允许的储能最小值与电池允许的储存的能量最大值(kW·h)，分别表示蓄电池充电和放电功率的最大值(kW)，表示初始时刻的放电功率；
(8)蓄热系统
蓄热系统在Δt时间段内...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宝江，刘强，秦建，陈宏远，郑俊杰，娄伟明，邬玲彬，邹彤，陈鑫，张卫，罗扬帆，应国德，朱逸芝，丁宇海，梅丘梅，王泽荣，胡泊，孙蔚挺，温建阳，高强，冯龙，刘瑞，李鹏鹏，陈李丰，周灵江，林卫敏，谢钟霆，朱超，汪毅隆，曾卫东，葛伟，朱轶伦，杨克明，朱科霖，花卉，孔维怡，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司台州供电公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33