一种考虑效率的含ORC的园区综合能源系统多目标优化调度方法技术方案

一种考虑

A multi-objective optimal scheduling method of park integrated energy system with Orc considering efficiency

【技术实现步骤摘要】
一种考虑效率的含ORC的园区综合能源系统多目标优化调度方法


[0001]本专利技术涉及园区综合能源系统优化调度
，具体涉及一种考虑效率的含ORC的园区综合能源系统多目标优化调度方法。

技术介绍

[0002]对化石能源的过度使用造成了全球范围内的能源和环境危机，加速绿色高效和可持续的能源发展已成为全球共识。以风电、光伏为代表的可再生能源可以有效减少环境污染，但弃风弃光问题严峻。多种能源、负荷整合的综合能源系统应运而生，通过多能互补和能量梯级利用，是解决环境问题和提高能源利用率的有效途径之一。然而，对于能源利用率的衡量，大多数研究是采用基于热力学第一定律的能源利用效率，该指标只能考虑能源“量”的变化，而对于综合能源系统IES来说，通常包含多种不同类型的能源，因此，本专利技术引入基于热力学第二定律提出的效率，该指标可以同时考虑能源“质”和“量”的变化，更合理的衡量能源效率，促进能量梯级利用。
[0003]然而，现有研究中，在衡量能源利用水平时，只考虑了能量数量的变化，未考虑能源质量的差异；对能源的转换考虑也还不够全面，特别是对于从热能到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑效率的含ORC的园区综合能源系统多目标优化调度方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、构建园区综合能源系统：所述园区综合能源系统的外部能源供应端包含上级电网、上级气网、风电、光伏，内部能量转换部分包含冷热电三联供设备CCHP、燃气锅炉GB、电解槽EL、电制冷机EC、氢燃料电池FC、储能设备，系统输出端包含电、冷、热三种负荷；步骤2、构建多目标优化调度模型：(1)设备模型：(a)CCHP机组：CCHP机组包括燃气轮机、余热回收装置、吸收式制冷机，其数学模型如式(1)所示：P
GTe
＝P
GTg
·
η
GTe
P
GTh
＝P
GTg
·
η
GTh
P
ACc
＝P
ACh
·
η
AC
P
HEh
＝P
GTh
·
η
HE
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)；其中，P
GTe
、P
GTg
和P
GTh
分别为t时段燃气轮机的输出电功率、耗气功率和输出热功率；η
GTe
、η
GTh
、η
AC
和η
HE
分别为燃气轮机的发电效率、制热效率、制冷效率和热交换器热输出效率；P
ACc
为CCHP机组中吸收式制冷机的输出功率，P
ACh
为CCHP机组中吸收式制冷机的输入功率，P
HEh
为CCHP机组中热交换器的输出功率；(b)燃气锅炉：燃气锅炉通过从上级气网购气将其转化为热能，其数学模型如式(2)所示：P
GBh
＝P
GBg
·
η
GB
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)；其中，P
GBh
和P
GBg
分别为t时段燃气锅炉的输出热功率和耗气功率；η
GB
为燃气锅炉的产热效率；(c)电解槽：电解槽通过电解水将电能转化为氢能，其数学模型如式(3)所示：P
EL
＝P
ELi
·
η
EL
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)；其中，P
EL
和P
ELi
分别为t时段电解槽的输出功率和输入功率；η
EL
为电解槽的转化效率；(d)氢燃料电池：氢燃料电池通过化学反应将氢能转化成电能和热能，实现氢能的利用，其外部调度模型如式(4)所示：P
FC
＝P
FCe
+P
FCh
P
FCe
＝P
FCi
·
η
FCe
P
FCh
＝P
FCi
·
η
FCh
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)；其中，P
FC
、P
FCi
、P
FCe
和P
FCh
分别为t时段燃料电池的热电总输出功率、输入功率、输出电功率和输出热功率；η
FCe
和η
FCh
为燃料电池的发电效率和产热效率；(e)电制冷机：电制冷机通过消耗电能产生冷能，其数学模型如式(5)所示：P
ECc
＝P
ECe
·
η
EC
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)；其中，P
ECc
和P
ECe
分别为t时段电制冷机的输出功率和耗电功率；η
EC
为电制冷机的产冷效
率；(f)ORC余热发电：ORC余热发电能够将弃热转化为电能，为简化计算，将其热电转化效率取为常数，其数学模型如式(6)所示：P
ORC
＝η
ORC
·
P
ORCi
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)其中，P
ORC
和P
ORCi
分别为t时段ORC的输出功率和输入功率；η
ORC
为ORC的转换效率；(g)储能设备：储能设备包括储电EST、储热HST两种储能设备，其数学模型如式(7)所示：储能设备包括储电EST、储热HST两种储能设备，其数学模型如式(7)所示：其中，i∈{EST,HST}，为t时段储能所储存的能量；P
ti,c
和P
ti,d
为t时段储能设备的充、放能功率；μ
i
、α
i
和β
i
分别为储能设备的自耗能率、充能效率、放能效率；为(t
‑
1)时刻储能所储存的能量，Δt为时刻差值，为初始时刻储能装置的能量，EST为储电设备；HST为储热设备；i∈{EST,HST}；(2)目标函数：a)经济性目标：经济性目标F1如式(8)所示，考虑购能成本f1、运维成本f2和弃风弃光惩罚f3三部分；F1＝f1+f2+f3；；；其中，c
e
和c
g
分别为单位购电、购气价格；P
buye
和P
buyg
分别为t时段从上级网络中购买的电量与天然气量；K
i
为设备的单位出力运行维护成本，P
i
为设备在t时段的出力；c
WT
和c
PV
分别为弃风弃光单位惩罚成本；P
WT
和P
wt
分别为t时段风电典型日预测值和实际消纳量；P
PV
和P
pv
分别为t时段光伏典型日预测值和实际消纳量；b)能源利用率目标：采用效率来衡量能源利用率，效率如式(9)所示：
E
out
＝λ
e1
(P
eload
+P
ec
)+λ
h1
(P
hload
+P
hc
)+λ
c
P
cload
E
in
＝λ
e2
(P
buye
+P
ed
+P
pv
+P
wt
)+λ
h2
P
hd
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)；其中，E
out
和E
in
分别为总输出、输入能量值；λ
e1
、λ
h1
、λ
c
、λ
e2
和λ
h2
分别为电负荷、热负荷、冷负荷、电能、热水能源品质系数；P
eload
、P
hload
和P
cload
分别为电负荷、热负荷和冷负荷；P
ec
和P
hc
分别为储能设备充电功率和充热功率；P
buye
、P
ed
和P
hd
分别为购电功率、储能设备放电功率和放热功率；c)环境性目标：通过二氧化碳排放量来体现所构建的园区IES的环境性，包括天然气CO2排放量和从上级电网购电CO2排放量，如式(10)所示；其中，e
grid
、e
GT
和e
GB
分别为区域电网基准线排放因子、燃气轮机和燃气锅炉的CO2排放系数，P
buye
为购电电量，P
GTe
为CCHP机组中燃气轮机的输出电功率，P
GBh
为燃气锅炉的输出热功率；(3)约束条件：a)功率平衡约束：P
buuye
+P
gte
+P
pv
+P
wt
+P
orc
+P
fce
+P
ed
＝P
ec
+P
eli
+P
ece
+P
eload
P
buyg
＝P...

【专利技术属性】
技术研发人员：粟世玮，郝翊彤，熊炜，赵一鸣，胡广勇，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：