工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法技术方案

本发明专利技术公开了一种工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法，通过采用双层优化模型求解综合能源系统混合储能配置问题，包括下列步骤：建立工业园区综合能源系统模型；利用该模型并综合考虑混合储能平抑新能源波动的效果及系统可靠性确定混合储能的配置地址；分别以典型日日运行成本最低和电热混合储能年均全寿命周期成本最小为优化目标建立混合储能双层优化配置模型；求解该混合储能双层优化配置模型获得不同工况下工业园区综合能源系统混合储能最优配置方案。该方法综合考虑了储能平抑新能源波动效果、系统可靠性和混合储能系统的全寿命周期成本，为工业园区综合能源系统的经济规划提供一定的参考。系统的经济规划提供一定的参考。系统的经济规划提供一定的参考。

【技术实现步骤摘要】
工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法


[0001]本专利技术涉及工业园区综合能源系统，特别涉及一种工业园区综合能源系统的混合储能优化配置方法。

技术介绍

[0002]近年来，在碳减排和能源需求迅速增长的双重压力下，综合能源系统建设被证明有助于实现多源协同运行，对促进可再生能源消纳和实现碳中和、碳达峰目标具有重大意义。由于不同类型能源生产和使用在时间和空间上具有很大差异，不同能源网络惯性不同，设备间耦合结构复杂，综合能源系统的发展也面临协调运行困难、安全风险和运行成本增大的挑战。多源储能可以作为不同能源系统的不间断电源和备用电源，采用储能设备可以打破传统机组运行模式限制，更好的发挥在时间维度上的优越性。如何实现多源储能容量的优化配置是综合能源储能规划的关键问题。
[0003]文献[1]分析了储能单元积极运行以转移需求峰值和抵御不确定性的能力，但没有充分考虑热电储能的互补效应。文献[2]综合考虑了需求侧响应和电储能对电
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热系统长期规划的影响。文献[3]分析了电/热储能独立规划的弊端，提出了综合能源系统混合储能容量规划方法，但未考虑对储能设备寿命的影响。文献[4]在考虑社区级综合能源系统的灵活性和可靠性的基础上提出了一种储电装置配置方法，但没有考虑储能整个生命周期的经济性。文献[5]对综合能源系统中储电装置的经济和环境价值进行了评价。文献[6
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7]提出了一种面向风电消纳的地区综合能源系统多类型储能联合调度方法，表明含电
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热多类型储能设备，有助于提升系统消纳风电的能力。文献[8]研究表明，储能设备的寿命及其成本对综合能源系统的经济性有重要影响，在规划中忽视储能的寿命损耗会高估储能的投资效益，导致综合能源系统经济性与预期不符。目前关于综合能源系统中电/热混合储能配置的研究对储能设备的寿命及其成本所造成的影响考虑相对不足，也未充分考虑电/热储能之间的协同效应对储能设备寿命及经济性的影响。因此综合考虑混合储能与其全生命周期成本对综合能源系统的经济规划具有重要意义。
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技术实现思路

[0013]针对上述现有技术，本专利技术提供一种适用于工业园区综合能源系统混合储能的优化配置方法。
[0014]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法，包括如下步骤：
[0015]1)建立工业园区综合能源系统模型，所述的工业园区综合能源系统模型包括工业园区电热负荷预测模型、综合能源系统电力网络和热力网络潮流模型和工业园区热电联产机组模型、热泵模型和混合储能设备模型；
[0016]2)利用步骤1)所建立的模型，并综合考虑混合储能平抑新能源波动的效果及系统可靠性确定混合储能的配置地址；
[0017]3)在步骤1)所建立的模型的基础上，在步骤2)确定的混合储能的配置地址上进行混合储能的优化配置，建立混合储能双层优化配置模型，所述的混合储能双层优化配置模型包括层优化模型和外层优化模型，其中的所述的内层优化模型以综合能源系统在典型日日运行成本最低为优化目标，优化约束条件是满足工业园区热电联产机组、热泵、混合储能设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法，其特征在于，包括如下步骤：1)建立工业园区综合能源系统模型，所述的工业园区综合能源系统模型包括工业园区电热负荷预测模型、综合能源系统电力网络和热力网络潮流模型和工业园区热电联产机组模型、热泵模型和混合储能设备模型；2)利用步骤1)所建立的模型，并综合考虑混合储能平抑新能源波动的效果及系统可靠性确定混合储能的配置地址；3)在步骤1)所建立的模型的基础上，在步骤2)确定的混合储能的配置地址上进行混合储能的优化配置，建立混合储能双层优化配置模型，所述的混合储能双层优化配置模型包括层优化模型和外层优化模型，其中的所述的内层优化模型以综合能源系统在典型日日运行成本最低为优化目标，优化约束条件是满足工业园区热电联产机组、热泵、混合储能设备自身约束，同时满足电功率和热功率潮流平衡约束；所述的外层优化模型以电热混合储能年均全寿命周期成本最小为优化目标，并以储能容量为优化约束条件；所述的内层优化模型和外层优化模型交替迭代从而得到混合储能双层优化配置模型；4)求解步骤3)所述的混合储能双层优化配置模型，得到该工业园区综合能源系统混合储能优化配置方案。2.根据权利要求1所述的工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法，其特征在于，步骤2)的内容如下：2
‑
1)以系统节点混合储能的配置地址为变量，以节点电压偏差、系统负荷波动为指标建立优化目标函数，如式(1)所示：式(1)中，M为节点总数，T表示总时刻数，U
ij
表示第i个节点在第j个时刻的电压值，表示第i个节点在时间T内的电压均值，P
i,max
表示在i时刻电网输入最大功率，表示电网在时间T内的电网输入功率均值；2
‑
2)对综合能源网络节点进行广度优先搜索生成分块子系统，再依据深度优先搜索生成各子树直至遍历综合能源系统所有节点，选取使目标函数值最优的节点的地址作为混合储能配置地址。3.根据权利要求1所述的工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法，其特征在于，步骤3)的内容如下：3
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1)内层优化模型用于生成混合储能优化运行方案，所述内层优化模型的目标函数如式(2)所示：式(2)中：为综合能源系统在大电网购电成本，为CHP机组产电产热成本，为热泵运行成本，为储热罐的典型日日运行成本，为储电装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐弢，蔡姝淇，刘佐政，孟赫，李梦超，王汝靖，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：