一种基于多能互补的综合能源运行控制方法及系统技术方案

本申请提供一种基于多能互补的综合能源运行控制方法及系统。所述方法包括：建立系统的微源数学模型；设定系统的变量及约束条件；以系统成本最小和环保性最优为目标优化目标函数；采用粒子群算法，对系统中的目标模型进行求解；根据得到的结果调节系统的运行参数。通过改进粒子群算法，提高求解的收敛精度、收敛速度和稳定性，同时构筑综合能源系统的经济性和环保性，使系统运行更加优化，解决能源系统的能量来源单一、设备容量设计不合理的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多能互补的综合能源运行控制方法及系统


[0001]本申请涉及能源系统优化
，尤其涉及一种基于多能互补的综合能源运行控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着风力发电和太阳能利用技术的快速发展，作为可再生能源的风能和太阳能被广泛地利用于发电和产热领域。与化石燃料相比，利用可再生能源可以实现绿色供能，但可再生能源本身具有间歇性、能流密度低等缺点，分散性强，为了实现对可再生能源的就地消纳和有效利用，大多数可再生能源利用系统的规模较小，单独依靠可再生能源很难保证供能的稳定性和可靠性，不适合应用于大规模集中供能。为了实现供能的可靠性和可持续性，目前的发电和产热领域通常采用多能源互补的形式，综合利用非可再生能源和可再生能源，充分发挥两类能源的互补性。
[0003]传统的综合能源系统的运行方式采用以热定电或以电定热的方式。以热定电是指系统首先满足用户的热需求，发出的电提供给用户，如果电量不足或剩余，则从电网补充或上网售电。以电定热是指系统首先保证满足用户的电需求，所发出的热量提供给用户以满足热需求，如果热量不足，则采用锅炉补燃，如果热量过剩则废弃或采用一个蓄热罐储存。而由于系统对能源的需求受用户需要的影响是持续变化的，传统的运行方式对设备容量的设计并不合理。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种基于多能互补的综合能源运行控制方法及系统，以解决能源系统的能量来源单一、设备容量设计不合理的问题。
[0005]一方面，本申请提供一种基于多能互补的综合能源运行控制方法，包括：
[0006]建立综合能源系统的微源数学模型，所述微源数学模型包括，太阳能集热器数学模型、光伏发电数学模型、燃气锅炉数学模型、电制冷机数学模型和吸收式制冷机数学模型；
[0007]设定综合能源系统的变量及约束条件；
[0008]以综合能源系统成本最小和环保性最优为目标，优化目标函数；
[0009]基于所述变量、约束条件和目标函数，采用粒子群算法，计算得到综合能源系统中的电负荷、冷负荷、热负荷；
[0010]根据所述电负荷、冷负荷、热负荷调节所述综合能源系统的运行参数。
[0011]可选的，所述综合能源系统模型具体为：
[0012]太阳能集热器数学模型：
[0013][0014]式中，为太阳能集热器的流体出口温度变化；I
θ
为某一时刻辐射量；F
R
为集热器传热因子；U
L
为集热器总热损失；T
a
为任意时刻的室外温度；G为集热器单位面积介质的质量流量；c
p
为集热器介质水的定压比热容；
[0015]光伏发电数学模型：
[0016][0017]式中，P
PV
为光伏组件的输出功率；P
STC
为标准测试条件下光伏组件的功率；G
STC
为标准测试条件下的光照强度；T
τ
为参考温度；K
T
为功率温度系数；G
AC
是光伏组件接收的太阳辐射量；T
C
为光伏组件温度；
[0018]燃气锅炉数学模型：
[0019][0020]式中，F
b
为燃气锅炉消耗的天然气；η
b
是燃气锅炉的效率；Q
b
为燃气锅炉产生的热量；Q
ha
为进入吸收式制冷机中的热量；Q
r
为余热锅炉产生的热量；
[0021]余热锅炉数学模型：
[0022]Q
r
＝F
pgu
η
rec
(1
‑
η
pgu
)
[0023]式中，Q
r
为余热锅炉产生的热量；F
pgu
为燃气轮机消耗的天然气；η
pgu
为燃气轮机的发电效率；η
rec
为余热锅炉的效率；
[0024]电制冷机数学模型：
[0025][0026]式中，为电制冷机输出制冷功率；为输入电功率；COP
EC
为电制冷机的制冷系数。
[0027]吸收式制冷机数学模型：
[0028][0029]式中，Q
AC
为吸收式制冷机的输出冷功率值；为吸收式制冷机的输入热功率值；COP
AC
为吸收式制冷机的制冷系数。
[0030]可选的，所述综合能源系统的约束条件包括规划层面的第一约束条件和运行层面的第二约束条件；所述第一约束条件用于从可安装的设备台数和设备的额定容量进行约束；所述第二约束条件用于从运行状态、输出功率和能量平衡进行约束。
[0031]可选的，所述第一约束条件为：
[0032]0≤N
i
≤N
max
[0033]P
icap，min
≤P
i
≤P
icap，max
[0034]式中，N
i
为可安装的设备的台数；N
max
为可安装的设备的最大台数；P
i
为设备额定容量值；P
icap,min
和P
icap,max
分别为设备额定容量可选择的最小值和最大值。
[0035]可选的，所述第二约束条件为：
[0036][0037]P
imin
≤P
i
≤P
imax
[0038][0039]式中，为设备在第t个小时的运行状态；P
i
为设备的输出功率；P
imin
和P
imax
分别为设备输出功率的最小边界值和最大边界值；为设备的输入电功率；为设备的输出电功率；为用户的电负荷；为设备的输入热功率；为设备的输出热功率；为用户的热负荷；为设备的输入冷功率；为设备的输出冷功率；为用户的冷负荷。
[0040]可选的，以综合能源系统成本最小和环保性最优为目标，优化目标函数步骤中，优化的目标函数为：
[0041]系统经济成本：
[0042]C
J
＝C
e
+C
g
+C
O&M
[0043][0044][0045]环保成本：
[0046][0047]式中，C
J
为系统经济成本；C
O&M
为机组运维成本；C
e
为购电成本；C
g
为购气成本；c
e,t
为分时电价；P
import
为输入电功率；c
g,t
为分时气价；v
gtotal
为总消耗天然气量；C
H
为排放二氧化碳产生的环保成本；C
cartopn
为二氧化碳排放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多能互补的综合能源运行控制方法，其特征在于，包括：建立综合能源系统的微源数学模型，所述微源数学模型包括，太阳能集热器数学模型、光伏发电数学模型、燃气锅炉数学模型、电制冷机数学模型和吸收式制冷机数学模型；设定综合能源系统的变量及约束条件；以综合能源系统成本最小和环保性最优为目标，优化目标函数；基于所述变量、约束条件和目标函数，采用粒子群算法，计算得到综合能源系统中的电负荷、冷负荷、热负荷；根据所述电负荷、冷负荷、热负荷调节所述综合能源系统的运行参数。2.根据权利要求1所述的一种基于多能互补的综合能源运行控制方法，其特征在于，所述综合能源系统模型具体为：太阳能集热器数学模型：式中，为太阳能集热器的流体出口温度变化；I
θ
为某一时刻辐射量；F
R
为集热器传热因子；U
L
为集热器总热损失；T
a
为任意时刻的室外温度；G为集热器单位面积介质的质量流量；c
p
为集热器介质水的定压比热容；光伏发电数学模型：式中，P
PV
为光伏组件的输出功率；P
STC
为标准测试条件下光伏组件的功率；G
STC
为标准测试条件下的光照强度；T
τ
为参考温度；K
T
为功率温度系数；G
AC
是光伏组件接收的太阳辐射量；T
C
为光伏组件温度；燃气锅炉数学模型：式中，F
b
为燃气锅炉消耗的天然气；η
b
是燃气锅炉的效率；Q
b
为燃气锅炉产生的热量；Q
ha
为进入吸收式制冷机中的热量；Q
r
为余热锅炉产生的热量；余热锅炉数学模型：Q
r
＝F
pgu
η
rec
(1
‑
η
pgu
)式中，Q
r
为余热锅炉产生的热量；F
pgu
为燃气轮机消耗的天然气；η
pgu
为燃气轮机的发电效率；η
rec
为余热锅炉的效率；电制冷机数学模型：式中，为电制冷机输出制冷功率；为输入电功率；COP
EC
为电制冷机的制冷系数；吸收式制冷机数学模型：
式中，Q
AC
为吸收式制冷机的输出冷功率值；为吸收式制冷机的输入热功率值；COP
AC
为吸收式制冷机的制冷系数。3.根据权利要求1所述的一种基于多能互补的综合能源运行控制方法，其特征在于，所述综合能源系统的约束条件包括规划层面的第一约束条件和运行层面的第二约束条件；所述第一约束条件用于从可安装的设备台数和设备的额定容量进行约束；所述第二约束条件用于从运行状态、输出功率和能量平衡进行约束。4.根据权利要求3所述的一种基于多能互补的综合能源运行控制方法，其特征在于，所述第一约束条件为：0≤N
i
≤N
max
式中，N
i
为可安装的设备的台数；N
max
为可安装的设备的最大台数；P
i
为设备额定容量值；和分别为设备额定容量可选择的最小值和最大值。5.根据权利要求3所述的一种基于多能互补的综合能源运行控制方法，其特征在于，所述第二约束条件为：述第二约束条件为：述第二约束条件为：式中，为设备在第t个小时的运行状态；P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆永林，刘军，刘志钢，孙劲勇，杨天国，商经锐，解郭，陈永梅，张明明，王新富，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司德宏供电局，
类型：发明
国别省市：