一种基于虚拟储能装置的农村综合能源系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及综合能源技术领域，具体涉及一种基于虚拟储能装置的农村综合能源系统。该系统包括小型分布式风力发电机、光伏发电系统、沼气站、沼气冷热电联供系统、蓄电池、冷热储能水罐、空气源热泵和LED植物生产照明、等离子固氮、空间电场、切割机等小型分散负荷。沼气冷热电联供系统包括沼气发电机、余热锅炉和溴化锂吸收式制冷机。本发明专利技术通过将农业可控负荷聚合为虚拟储能装置，平易了系统负荷波动，起到了削峰填谷的作用，使综合能源系统调度中心无需面对种类和数量繁多的小型负荷，减轻调度中心的压力，实现了农业分散负荷的有效控制，降低了农村综合能源系统的日运行成本，实现了农村综合能源系统的优化经济运行。综合能源系统的优化经济运行。综合能源系统的优化经济运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟储能装置的农村综合能源系统


[0001]本专利技术涉及综合能源
，尤其涉及一种基于虚拟储能装置的农村综合能源系统。

技术介绍

[0002]随着风电、光伏等可再生能源接入电网比例逐渐增高，用户负荷消费需求强劲，传统电网的运行和调峰方式难以经济可靠的保障电网供需平衡。而通过对负荷进行调控，使其参与电网的运行，能够为电网提供新的调节能力，提高了电网运行的稳定性和可靠性。
[0003]由于农村地区负荷分散、单体负荷功率小、种类较多，电网无法进行有效的调控。因此，如何对农村负荷资源进行整合，进而聚合调控，并与风电和光伏等可再生能源、储能装置形成资源优势互补，形成良好的协调互动，提高整个系统的运行经济性，对综合能源系统的发展具有重要的现实意义。
[0004]目前，国内外专家针对负荷调控研究已有一定的成果。有的专家提出公共楼宇空调负荷参与电网虚拟调峰的总体思路，从实现手段和运行方式两个角度论证了楼宇空调负荷参与电网调峰的可行性。有的专家提出采用模型参数辨识方法和运行状态估计算法对温控负荷的响应能力进行评估。
[0005]但是，上述研究主要针对空调等温控负荷进行研究，未考虑农村地区分散、单体功率小和种类较多的小型负荷聚合控制问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，针对上述问题，本专利技术旨在提供一种基于虚拟储能装置的农村综合能源系统，将农村地区分散、单体功率小和种类较多的小型负荷聚合为虚拟储能装置，使综合能源系统调度中心无需面对种类和数量繁多的小型负荷，减轻调度中心的压力，同时对分散低功率负荷的有效管理，以期降低农村综合能源系统的运行成本，实现农村综合能源系统的经济运行。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0008]第一方面，在本专利技术提供的一个方案中，提供了一种基于虚拟储能装置的农村综合能源系统，该系统包括冷能流分散负荷、热能流分散负荷、电能流分散负荷以及气能流分散负荷；所述冷能流分散负荷、热能流分散负荷、电能流分散负荷以及气能流分散负荷聚合为虚拟储能装置；
[0009]聚合的所述虚拟储能装置用于在负荷高峰期放电，在负荷低谷期充电，所述虚拟储能装置基于充放电操作在农村综合能源系统中进行削峰填谷。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，所述虚拟储能装置包括分布式风力发电机、光伏发电系统、沼气站、沼气冷热电联供系统、蓄电池、冷热储能水罐、空气源热泵和可控负荷；
[0011]所述气能流分散负荷包括沼气站，所述沼气站用于给所述沼气冷热电联供系统提供沼气能量；所述沼气冷热电联供系统包括沼气发电机、余热锅炉和溴化锂吸收式制冷机；
所述溴化锂吸收式制冷机、余热锅炉和沼气发电机组成分别提供冷、热、电三种能量的冷热电耦合装置。
[0012]作为本专利技术的进一步方案，所述空气源热泵用于提供冷热两种能量，所述冷热储能水罐用于储存冷热能量，所述分布式风力发电机、光伏发电系统和蓄电池用于提供电能，所述可控负荷包括LED植物生产照明、等离子固氮、空间电场以及切割机，所述可控负荷具有虚拟储能特性。
[0013]作为本专利技术的进一步方案，所述空气源热泵由电能驱动压缩机运转，所述空气源热泵在t时刻的输出热功率或者冷功率P
HP
(t)为：
[0014]P
HP
(t)＝C
HP
P
EHP
s
it
[0015]式中，C
HP
为空气源热泵制热或者制冷系数；P
EHP
为空气源热泵在t时刻的用电功率；S
it
表示负荷i在时段t的工作情况，工作时取1，否则取0。
[0016]作为本专利技术的进一步方案，所述蓄电池和冷热储能水罐组成实体储能装置，实体储能装置在t时刻的能量E(t)为：
[0017]E(t)＝E(t
‑
1)(1
‑
δ)+ΔTP
eh
(t)η
ch
‑
ΔTP
dis
(t)/η
dis
[0018]式中，δ为储能装置自放能系数；P
eh
(t)为储能装置在t时刻的充能效率；P
dis
(t)为储能装置在t时刻的放能功率；η
ch
为储能装置充能效率系数；η
dis
为储能装置放能效率系数；ΔT为单位时段。
[0019]作为本专利技术的进一步方案，所述沼气冷热电联供系统的数学模型为：
[0020][0021]式中，P
mt
(t)为沼气发电机的功率；P
hmt
(t)为余热锅炉功率；P
cmt
(t)为溴化锂吸收式制冷机功率；η
cmt
为溴化锂吸收式制冷机效率；η
e
为沼气发电机发电效率；η1为沼气发电机散热损失系数；η
rec
为烟气余热回收效率；η
hmt
为余热锅炉效率。
[0022]作为本专利技术的进一步方案，可控负荷为具有可调控性的用电设备，所述可控负荷用于电能消耗的转移并构建农业可控负荷虚拟储能模型；其中，可控负荷的瞬时功率值为虚拟储能装置的充放电功率值，其中，虚拟储能装置的模型为：
[0023][0024]式中，P
load
(t)为农村综合能源系统在t时段的总负荷；N
mv
为可时移负荷的种类；P
imv
(t)和P
imv
′
(t)为可时移负荷在时移前和时移后t时段第i类负荷值；P
vip
(t)为重要负荷在t时段的负荷功率；P
ram
(t)为随机负荷在t时段的负荷值；为第i类可时移负荷从t时段时移到t
′
时段的负荷值；为第i类可时移负荷从t
′
时段时移到t时段的负荷值；
为第i类可时移负荷的最小单元值；为第i类可时移负荷从t时段到t
′
时段的最小单元数量。
[0025]作为本专利技术的进一步方案，所述基于虚拟储能装置的农村综合能源系统还包括建立农村综合能源系统优化调度模型；所述农村综合能源系统优化调度模型以农村综合能源系统日运行成本最低为目标，构建相应的目标函数，所述目标函数包括系统运行维护成本、农村综合能源系统与农村配电网交互成本、电池更换成本、可控负荷参与需求响应的补贴成本，所述目标函数为：
[0026]minC＝C1+C2+C3+C4[0027]式中，C为农村综合能源系统日运行总成本；C1为农村综合能源系统运行维护成本；C2为农村综合能源系统与农村配电网交互成本；C3为可控负荷参与需求响应的补贴成本；C4为蓄电池老化成本。
[0028]作为本专利技术的进一步方案，农村综合能源系统运行维护成本C1为：
[0029][0030]式中，C
i
为小型分布式风力发电机、光伏发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟储能装置的农村综合能源系统，其特征在于，该系统包括冷能流分散负荷、热能流分散负荷、电能流分散负荷以及气能流分散负荷；所述冷能流分散负荷、热能流分散负荷、电能流分散负荷以及气能流分散负荷聚合为虚拟储能装置；聚合的所述虚拟储能装置用于在负荷高峰期放电，在负荷低谷期充电，所述虚拟储能装置基于充放电操作在农村综合能源系统中进行削峰填谷。2.如权利要求1所述的基于虚拟储能装置的农村综合能源系统，其特征在于，所述虚拟储能装置包括分布式风力发电机、光伏发电系统、沼气站、沼气冷热电联供系统、蓄电池、冷热储能水罐、空气源热泵和可控负荷；所述气能流分散负荷包括沼气站，所述沼气站用于给所述沼气冷热电联供系统提供沼气能量；所述沼气冷热电联供系统包括沼气发电机、余热锅炉和溴化锂吸收式制冷机；所述溴化锂吸收式制冷机、余热锅炉和沼气发电机组成分别提供冷、热、电三种能量的冷热电耦合装置。3.如权利要求2所述的基于虚拟储能装置的农村综合能源系统，其特征在于，所述空气源热泵用于提供冷热两种能量，所述冷热储能水罐用于储存冷热能量，所述分布式风力发电机、光伏发电系统和蓄电池用于提供电能，所述可控负荷包括LED植物生产照明、等离子固氮、空间电场以及切割机。4.如权利要求3所述的基于虚拟储能装置的农村综合能源系统，其特征在于，所述空气源热泵由电能驱动压缩机运转，所述空气源热泵在t时刻的输出热功率或者冷功率P
HP
(t)为：P
HP
(t)＝C
HP
P
EHP
s
it
式中，C
HP
为空气源热泵制热或者制冷系数；P
EHP
为空气源热泵在t时刻的用电功率；S
it
表示负荷i在时段t的工作情况，工作时取1，否则取0。5.如权利要求4所述的基于虚拟储能装置的农村综合能源系统，其特征在于，所述蓄电池和冷热储能水罐组成实体储能装置，实体储能装置在t时刻的能量E(t)为：E(t)＝E(t
‑
1)(1
‑
δ)+ΔTP
eh
(t)η
ch
‑
ΔTP
dis
(t)/η
dis
式中，δ为储能装置自放能系数；P
eh
(t)为储能装置在t时刻的充能效率；P
dis
(t)为储能装置在t时刻的放能功率；η
ch
为储能装置充能效率系数；η
dis
为储能装置放能效率系数；ΔT为单位时段。6.如权利要求5所述的基于虚拟储能装置的农村综合能源系统，其特征在于，所述沼气冷热电联供系统的数学模型为：式中，P
mt
(t)为沼气发电机的功率；P
hmt
(t)为余热锅炉功率；P
cmt
(t)为溴化锂吸收式制冷机功率；η
cmt
为溴化锂吸收式制冷机效率；η
e
为沼气发电机发电效率；η1为沼气发电机散热损失系数；η
rec
为烟气余热回收效率；η
hmt
为余热锅炉效率。7.如权利要求6所述的基于虚拟储能装置的农村综合能源系统，其特征在于，可控负荷为具有可调控性的用电设备，所述可控负荷用于电能消耗的转移并构建农业可控负荷虚拟
储能模型；其中，可控负荷的瞬时功率值为虚拟储能装置的充放电功率值，其中，虚拟储能装置的模型为：式中，P
load
(t)为农村综合能源系统在t时段的总负荷；N
mv
为可时移负荷的种类；P
imv
(t)和P
imv
′
(t)为可时移负荷在时移前和时移后t时段第i类负荷值；...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁琛，李亚昕，马喜平，董晓阳，杨军亭，徐瑞，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：