一种综合能源系统及其运行控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种综合能源系统及其运行控制方法，所述系统包括控制中心，以及分别与控制中心连接的供电子系统、供热子系统和供冷子系统；供热子系统包括通过管路顺次连接的中低温储热罐、高温储热罐和电热锅炉；其中，高温储热罐用于与中低温储热罐进行热交换；电热锅炉用于与高温储热罐进行循环换热；控制中心用于根据每一周期所接收到的实时负荷和预设运行控制模型确定系统的运行策略，并根据运行策略对供电子系统、供热子系统和供冷子系统进行周期性控制。上述系统通过将中低温储热罐所回收的低品位热源存于高温储热罐中，并利用电热锅炉对高温储热罐进行循环加热，实现对低品位热能的梯级升温，解决低品位热源因温度过低无法高效利用的问题。法高效利用的问题。法高效利用的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源系统及其运行控制方法


[0001]本专利技术涉及可再生能源
，特别是涉及一种综合能源系统及其运行控制方法。

技术介绍

[0002]能源站是一种在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式。目前，随着氢能技术的快速发展，含氢综合能源站已经取得了系列技术突破。
[0003]在现有的含氢综合能源站中，由于氢燃料电池、太阳能集热器等设备提供的低品位热源温度较低，作为直接能源使用时，可应用的场合较窄，往往难以满足负荷中心的热能供应需求。
[0004]因此，如何实现低品位热源的高效利用是当前含氢综合能源站亟需解决的重要问题。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术提供一种综合能源系统，通过将低品位热能转化为高品位热能，能够提高综合能源系统的能源利用率。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种综合能源系统，包括：控制中心，以及分别与所述控制中心连接的供电子系统、供热子系统和供冷子系统；其中，
[0007]所述供热子系统包括通过管路顺次连接的中低温储热罐、高温储热罐以及电热锅炉；其中，
[0008]所述高温储热罐用于与所述中低温储热罐进行热交换；所述电热锅炉用于与所述高温储热罐进行循环换热；
[0009]所述控制中心用于根据每一周期所接收到的实时负荷和预设运行控制模型确定系统的运行策略，并根据所述运行策略对所述供电子系统、所述供热子系统和所述供冷子系统进行周期性控制。
[0010]可选的，所述供热子系统还包括：地源热泵和太阳能集热器；
[0011]所述地源热泵和所述太阳能集热器分别与所述中低温储热罐管路连接，用于为所述中低温储热罐提供热量。
[0012]可选的，所述供电子系统具体包括：依次连接的光伏板、电解槽、储氢罐以及氢燃料电池；其中，
[0013]所述储氢罐与所述氢燃料电池之间设置有与所述控制中心通信连接的氢气截止阀；
[0014]所述氢燃料电池与所述供热子系统中的中低温储热罐连接。
[0015]可选的，所述管路设置有与所述控制中心通信连接的控制设备；
[0016]所述控制设备包括水泵和流量控制阀。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种综合能源系统的运行控制方法，所述方法包括：
[0018]根据每一周期所接收到的实时负荷和预设运行控制模型，确定综合能源系统的运行策略；
[0019]基于所述运行策略，对所述综合能源系统进行周期性控制；在每一周期中：
[0020]判断当前周期的实时负荷与预测负荷的差值是否超过预设阈值；
[0021]若是，根据所述当前周期的实时负荷更新所述预测负荷；同时，
[0022]基于所述当前周期的实时负荷求解所述运行控制模型，得到当前周期的运行策略；
[0023]根据当前周期的所述运行策略控制所述综合能源系统运行；
[0024]若否，根据上一周期的运行策略控制所述综合能源系统运行。
[0025]可选的，所述运行控制模型的目标函数为最小化综合能源系统的运行成本；
[0026]所述运行控制模型的约束条件包括能量平衡约束和设备物理约束，用于对所述综合能源系统的温度和流量进行双线性约束。
[0027]可选的，所述能量平衡约束包括电需求平衡约束、热需求平衡约束以及冷需求平衡约束；
[0028]所述设备物理约束包括储氢设备约束和储热设备约束。
[0029]可选的，所述基于所述当前周期的实时负荷求解所述运行控制模型，具体为：
[0030]将所述当前周期的实时负荷输入至所述运行控制模型；
[0031]基于所述温度和所述流量的上下界，对所述运行控制模型进行迭代求解，以得到最优解；在每轮迭代求解过程中：
[0032]对所述运行控制模型的约束条件进行线性松弛，求解线性松弛后的所述运行控制模型，得到当前迭代轮的松弛解；
[0033]判断当前迭代轮的松弛解是否满足松弛前的约束条件；
[0034]若是，设置当前迭代轮的松弛解为最优解并输出；
[0035]若否，利用当前迭代轮的松弛解对所述温度和所述流量的上下界进行更新；
[0036]基于更新后的所述温度及所述流量的上下界，对所述运行控制模型进行下一迭代轮的迭代求解。
[0037]可选的，所述求解线性松弛后的所述运行控制模型，具体为:
[0038]在松弛后的所述运行控制模型中新增一组人工变量，构建线性规划问题；
[0039]判断松弛前的所述温度、所述流量及所述温度与所述流量的乘积的检验数是否相同；
[0040]若是，将所述温度与所述流量的乘积设置为基变量，进行入基操作。
[0041]可选的，所述根据所述当前周期的实时负荷更新所述预测负荷，具体为：
[0042]将所述当前周期的实时负荷输入至预先构建的聚类模型中，得到长期负荷预测结果；所述聚类模型中的聚类类别通过最小类内二范数和最大类间一范数准则确定；同时，
[0043]将所述当前周期的实时负荷输入至预先构建的时序预测模型中，得到短期负荷预测结果；
[0044]利用所述短期负荷预测结果对所述长期负荷预测结果进行修正，得到所述预测负荷。
[0045]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0046]本专利技术提供的综合能源系统通过中低温储热罐对低品位热源进行回收，并将所回收的低品位热量存储于高温储热罐中，同时还利用电热锅炉对高温储热罐进行循环加热，以实现对低品位热能的梯级升温，有效解决了低品位热源因温度过低无法高效利用的问题；在提高可再生能源的利用率的同时，还可显著减少供热过程中的碳排放量。
[0047]进一步地，本专利技术还提供一种综合能源系统的运行控制方法，所述方法同时考虑了温度、流量两个变量对系统优化控制的约束，设计了针对含有温度流量双线性约束的模型的求解方法，实现高效稳定地获得温度和流量的结果，，有效提高了综合能源系统的运行效率，降低燃料消耗。相比于传统控制方法中的定温变容或定容变温约束，本专利技术提供的运行控制方法能够更真实地描述系统运行的物理过程，并提供更多运行优化空间。
附图说明
[0048]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式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方式，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。
[0049]图1是本专利技术实施例提供的综合能源系统的结构框图；
[0050]图2是本专利技术具体实施例提供的综合能源系统的结构示意图；
[0051]图3是本专利技术实施例提供的综合能源系统运行控制方法的流程示意图。
具体实施方式
[0052]为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对专利技术所提供的综合能源系统及其运行控制方法作进一步详细描述。
[0053]请参阅图1。第一方面，本专利技术一个实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统，其特征在于，包括：控制中心，以及分别与所述控制中心连接的供电子系统、供热子系统和供冷子系统；所述供热子系统包括通过管路顺次连接的中低温储热罐、高温储热罐以及电热锅炉；其中，所述高温储热罐用于与所述中低温储热罐进行热交换；所述电热锅炉用于与所述高温储热罐进行循环换热；所述控制中心用于根据每一周期所接收到的实时负荷和预设运行控制模型确定系统的运行策略，并根据所述运行策略对所述供电子系统、所述供热子系统和所述供冷子系统进行周期性控制。2.根据权利要求1所述的综合能源系统，其特征在于，所述供热子系统还包括：地源热泵和太阳能集热器；所述地源热泵和所述太阳能集热器分别与所述中低温储热罐管路连接，用于为所述中低温储热罐提供热量。3.根据权利要求1所述的综合能源系统，其特征在于，所述供电子系统具体包括：依次连接的光伏板、电解槽、储氢罐以及氢燃料电池；其中，所述储氢罐与所述氢燃料电池之间设置有与所述控制中心通信连接的氢气截止阀；所述氢燃料电池与所述供热子系统中的中低温储热罐连接。4.根据权利要求1所述的综合能源系统，其特征在于，所述管路设置有与所述控制中心通信连接的控制设备；所述控制设备包括水泵和流量控制阀。5.一种综合能源系统的运行控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据每一周期所接收到的实时负荷和预设运行控制模型，确定综合能源系统的运行策略；基于所述运行策略，对所述综合能源系统进行周期性控制；在每一周期中：判断当前周期的实时负荷与预测负荷的差值是否超过预设阈值；若是，根据所述当前周期的实时负荷更新所述预测负荷；同时，基于所述当前周期的实时负荷求解所述运行控制模型，得到当前周期的运行策略；根据当前周期的所述运行策略控制所述综合能源系统运行；若否，根据上一周期的运行策略控制所述综合能源系统运行。6.根据权利要求5所述的运行控制方法，其特征在于，所述运行控制模型的目标函数为最小化综合能源系...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐占伯，吴江，郭王懿，刘晋辉，董翔翔，刘坤，管晓宏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：