多能耦合卡诺电池水循环能源系统的运行优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多能耦合卡诺电池水循环能源系统的运行优化方法及装置，根据收集的用户需求数据，对电、冷、热、生活热水等多能源耦合的卡诺电池水循环能源系统各设备和水循环回路的温度、流量进行精确控制，得到多能耦合卡诺电池水循环能源系统的最优运行策略集；根据得到的最优运行策略集对所述多能耦合卡诺电池水循环能源系统进行实时控制。本发明专利技术对系统各设备工作机理、水循环过程多能耦合特性进行建模，反映系统供

【技术实现步骤摘要】
多能耦合卡诺电池水循环能源系统的运行优化方法及装置


[0001]本专利技术属于能源系统优化
，具体涉及一种多能耦合卡诺电池水循环能源系统的运行优化方法及装置。

技术介绍

[0002]具有间歇性和波动性的可再生能源在全球能源系统中的占比越来越高，对能源系统的稳定性和可靠性造成了巨大冲击。卡诺电池是一种低成本且不受地域限制的电
‑
热
‑
电储能技术，在综合能源系统中引入卡诺电池可以有效促进可再生能源的消纳，平抑可再生能源的波动。因此，对卡诺电池水循环能源系统的优化显得尤为重要。
[0003]目前对于卡诺电池水循环能源系统的设计优化与实施主要是根据不同的需求场景制定粗略的充放电和供冷供热策略，无法刻画卡诺电池水循环能源系统的实际运行机理特性，同时面临需求侧电冷热负荷的随机性、能源系统供冷热温度的稳定性及舒适性、供需之间的多能耦合等一系列问题，都给卡诺电池水循环能源系统的稳定、可靠、经济运行带来了巨大挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种多能耦合卡诺电池水循环能源系统的运行优化方法及装置，可以有效应对负荷随机性，实现对卡诺电池水循环能源系统温度和流量的精确调控，提高卡诺电池水循环能源系统的整体运行效率和经济性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所述一种多能耦合卡诺电池水循环能源系统及其运行优化方法，包括以下步骤：
[0006]S1、收集需求负载样本，所述需求负载样本包括各时段用户电需求、冷需求、热需求和生活热水需求；
>[0007]S2、根据S1收集的用户需求数据，对电、冷、热需求和生活热水等多能源耦合的卡诺电池水循环能源系统运行进行优化，得到多能耦合卡诺电池水循环能源系统的最优运行策略集，具体包括以下步骤：
[0008]S2.1、构建多能耦合卡诺电池水循环能源系统的数学模型，数学模型包括目标函数及约束条件，目标函数使系统运行成本最小；
[0009]S2.2、构建样本参数集，其中包括一个设备参数样本和一个系统环境参数样本；
[0010]S2.3、根据需求负载样本，生成不确定性负荷的多种情景树，进行场景约简，得到最终情景树；
[0011]S2.4、基于S2.2构建的样本参数集与S2.3得到的最终情景树，求解S201构建的数学模型得到系统调度周期内的最优运行策略集；
[0012]S3、根据S2得到的最优运行策略集对所述多能耦合卡诺电池水循环能源系统进行实时控制。
[0013]进一步的，S2.1中，约束条件包括：
[0014]冷水机组水循环子回路的运行约束：
[0015]其中为第s个情景下第k个时段的冷水机组运行功率；为第s个情景下第k个时段的冷水机组制冷效率；c
W
为水的比热容，为第s个情景下第k个时段的冷水机组水循环管道开关状态，m
EC
为冷水机组水循环管道的流量，为第s个情景下第k个时段的冷水机组回水温度，为第s个情景下第k个时段的冷水机组出水温度；
[0016]电锅炉水循环子回路的运行约束：
[0017]其中为第s个情景下第k个时段的电锅炉运行功率，η
EB
为电锅炉的制热效率；为第s个情景下第k个时段的电锅炉水循环管道开关状态，m
EB
为电锅炉水循环管道的流量，为第s个情景下第k个时段的电锅炉出水温度，为第s个情景下第k个时段的电锅炉回水温度；
[0018]卡诺电池单元的运行约束包括热泵运行约束，高温储热罐运行约束，低温储热罐运行约束和热电机组运行约束；
[0019]吸收式冷机水循环子回路的运行约束：
[0020]其中，η
EX
为热交换器的工作效率，η
AC
为吸收式冷机的制冷效率；为第s个情景下第k个时段的吸收式冷机水循环管道开关状态，m
AC
为吸收式冷机水循环管道的流量，为第s个情景下第k个时段的吸收式冷机出水温度；
[0021]系统运行约束；
[0022][0023][0024][0025]其中，表示第s个情景下第k个时段的电网处于买电状态，反之为0；表示第s个情景下第k个时段的电网处于卖电状态，反之为0；d
k,s
为第s个情景下第k个时段的末端电负荷，q
k,s
为第s个情景下第k个时段的末端冷负荷，g
k,s
为第s个情景下第k个时段的末端热负荷。
[0026]进一步的，热泵运行约束为：
[0027]其中为第s个情景下第k个时段的卡诺电池充电功率，η
HP
为热泵的制热效率；为第s个情景下第k个时段的热水罐水循环管道状态，表示第s个情景下第k个时段的热水罐水循环管道处于充能状态，反之为0；m
LT,HT
为低温储热罐流向高温储热罐的水流量，为第s个情景下第k个时段的热泵出水温度，为第s个情景下第k个时段的低温储热罐的储水温度；
[0028]高温储热罐运行约束为
[0029][0030][0031][0032]其中，表示第s个情景下第k个时段的热水罐水循环管道处于放能状态，反之为0；为第s个情景下第k+1个时段的高温储热罐的储水量，为第s个情景下第k个时段的高温储热罐的储水量，m
HT,LT
为高温储热罐流向低温储热罐的水流量；为第s个情景下第k个时段的高温储热罐的储水温度；和分别为高温储热罐传递给热交换器冷水循环回路和热水循环回路的热量，U
HT
为高温储热罐的单位面积热损失系数，A
HT
为高温储热罐的表面积，T
ENV
为环境温度；
[0033]低温储热罐运行约束为：
[0034][0035][0036]其中，为第s个情景下第k+1个时段的低温储热罐的储水量，为第s个情景下第k个时段的低温储热罐的储水量，U
LT
为低温储热罐的单位面积热损失系数，A
LT
为低温储热罐的表面积；
[0037]热电机组运行约束为：
[0038]其中为第s个情景下第k个时段的卡诺电池放电功率，η
HE
为热电机组的产电效率。
[0039]进一步的，S2.3包括以下步骤：
[0040]S2.3.1、根据采集到的用户电需求、冷需求、热需求和生活热水需求数据，分别按照给定的标准差X生成S个情景；
[0041]S2.3.2、计算所有情景两两之间随机变量的欧氏距离；
[0042]S2.3.3、将欧氏距离最小的一对情景中的任意一个情景删除，并将被删除场景的概率加给与之欧氏距离最小的场景，同时将被删除场景的概率变为零；
[0043]S2.3.4、重复执行以上步骤Y
‑
1次，其中Y＝(0.8～0.99)*S，最终得到含有S
‑
Y个情景的最终情景树。
[0044]进一步的，S2.4中，采用滚动优化方法求解S2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多能耦合卡诺电池水循环能源系统的运行优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、收集需求负载样本，所述需求负载样本包括各时段用户电需求、冷需求、热需求和生活热水需求；S2、根据S1收集的用户需求数据，对电、冷、热需求和生活热水等多能源耦合的卡诺电池水循环能源系统运行进行优化，得到多能耦合卡诺电池水循环能源系统的最优运行策略集，具体包括以下步骤：S2.1、构建多能耦合卡诺电池水循环能源系统的数学模型，数学模型包括目标函数及约束条件，目标函数使系统运行成本最小；S2.2、构建样本参数集，其中包括一个设备参数样本和一个系统环境参数样本；S2.3、根据需求负载样本，生成不确定性负荷的多种情景树，进行场景约简，得到最终情景树；S2.4、基于S2.2构建的样本参数集与S2.3得到的最终情景树，求解S201构建的数学模型得到系统调度周期内的最优运行策略集；S3、根据S2得到的最优运行策略集对所述多能耦合卡诺电池水循环能源系统进行实时控制。2.根据权利要求1所述的一种多能耦合卡诺电池水循环能源系统的运行优化方法，其特征在于，所述S2.1中，约束条件包括：冷水机组水循环子回路的运行约束：其中为第s个情景下第k个时段的冷水机组运行功率；为第s个情景下第k个时段的冷水机组制冷效率；c
W
为水的比热容，为第s个情景下第k个时段的冷水机组水循环管道开关状态，m
EC
为冷水机组水循环管道的流量，为第s个情景下第k个时段的冷水机组回水温度，为第s个情景下第k个时段的冷水机组出水温度；电锅炉水循环子回路的运行约束：其中为第s个情景下第k个时段的电锅炉运行功率，η
EB
为电锅炉的制热效率；为第s个情景下第k个时段的电锅炉水循环管道开关状态，m
EB
为电锅炉水循环管道的流量，为第s个情景下第k个时段的电锅炉出水温度，为第s个情景下第k个时段的电锅炉回水温度；卡诺电池单元的运行约束包括热泵运行约束，高温储热罐运行约束，低温储热罐运行约束和热电机组运行约束；吸收式冷机水循环子回路的运行约束：其中，η
EX
为热交换器的工作效率，η
AC
为吸收式冷机的制冷效率；为第s个情景下第k个时段的吸收式冷机水循环管道开关状态，m
AC
为吸收式冷机水循环管道的流量，为第s个情景下第k个时段的吸收式冷机出水温度；
系统运行约束；系统运行约束；系统运行约束；系统运行约束；其中，表示第s个情景下第k个时段的电网处于买电状态，反之为0；表示第s个情景下第k个时段的电网处于卖电状态，反之为0；d
k,s
为第s个情景下第k个时段的末端电负荷，q
k,s
为第s个情景下第k个时段的末端冷负荷，g
k,s
为第s个情景下第k个时段的末端热负荷。3.根据权利要求2所述的一种多能耦合卡诺电池水循环能源系统的运行优化方法，其特征在于，所述热泵运行约束为：其中为第s个情景下第k个时段的卡诺电池充电功率，η
HP
为热泵的制热效率；为第s个情景下第k个时段的热水罐水循环管道状态，表示第s个情景下第k个时段的热水罐水循环管道处于充能状态，反之为0；m
LT,HT
为低温储热罐流向高温储热罐的水流量，为第s个情景下第k个时段的热泵出水温度，为第s个情景下第k个时段的低温储热罐的储水温度；所述高温储热罐运行约束为所述高温储热罐运行约束为所述高温储热罐运行约束为其中，表示第s个情景下第k个时段的热水罐水循环管道处于放能状态，反之为0；为第s个情景下第k+1个时段的高温储热罐的储水量，为第s个情景下第k个时段的高温储热罐的储水量，m
HT,LT
为高温储热罐流向低温储热罐的水流量；为第s个情景下第k个时段的高温储热罐的储水温度；和分别为高温储热罐传递给热交换器冷水循环回路和热水循环回路的热量，U
HT
为高温储热罐的单位面积热损失系数，A
HT
为高温储热罐的表面积，T
ENV
为环境温度；所述低温储热罐运行约束为：运行约束为：
其中，为第s个情景下第k+1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐占伯，李杨，吴江，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：