一种计及多能流的高速公路自洽能源系统容量配置方法技术方案

本发明专利技术公开了属于综合能源系统容量配置技术领域的一种计及多能流的高速公路自洽能源系统容量配置方法

【技术实现步骤摘要】
一种计及多能流的高速公路自洽能源系统容量配置方法


[0001]本专利技术涉及综合能源系统容量配置
，尤其涉及一种计及多能流的高速公路自洽能源系统容量配置方法
。

技术介绍

[0002]在双碳目标背景下，如何协调高速公路持续增长的能源需求与降低二氧化碳排放量成为绿色交通亟待解决的难题
。
综合能源系统可以通过对多种能源技术综合运用提升能源利用效率，支撑可再生能源供电系统稳定运行，但当前弱电网
、
无电网地区的高速公路能源系统时常陷入能源供给严重匮乏的困境，路域中大量的自然资源禀赋未能得到有效利用，可再生能源的就地消纳率低
。
因此，为了让高速公路含氢综合能源系统在今后能够更好地绿色化
、
高效化
、
可持续化发展，对经济性
、
环境性
、
自洽率进行多方位的综合考虑，建立计及多能流的高速公路自洽能源系统的容量配置方法具有重要意义
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提出一种计及多能流的高速公路自洽能源系统容量配置方法，包括以下步骤：
[0004]步骤
A、
利用
K
‑
means
聚类法对系统历史数据进行聚类，建立高速公路自洽能源系统典型日的辐照强度
、
风速
、
多能源负荷数据集，并得到典型日频次；
[0005]步骤
B、
建立用于高速公路自洽能源系统容量配置的多目标优化模型；其中，多目标优化模型包括偏差最小化的多目标函数与约束条件，偏差最小化的多目标函数通过赋值权重同时对年总经济成本
、
全生命周期二氧化碳排放量
、
年总自洽率进行优化；所述约束条件包括功率平衡约束
、
可再生能源设备出力约束
、
储能设备出力约束
、
能量转换设备约束
、
电网传输容量约束；
[0006]步骤
C、
基于步骤
A
与步骤
B
，在
MATLAB
平台利用
gurobi
求解器对多目标优化模型进行求解，得到高速公路自洽能源系统内光伏设备
、
风电设备
、
电制冷设备
、
电制热设备
、
电制氢设备
、
吸收式制冷机
、
储电设备
、
储冷设备
、
储热设备
、
储氢设备的容量配置方案
。
[0007]以年总经济成本最小为单目标函数具体如下：
[0008]minF1＝
F
inv
+F
OM
+F
buy
+F
tax
[0009][0010]式中，
F1为年总经济成本，
F
inv
为年投资总成本，
F
OM
为年运维总成本，
F
buy
为年购电总成本，
F
tax
为年碳税成本，
Γ
为设备种类集合，为设备
i
的单位投资成本，为设备
i
的配置额定容量，
a
为年利率，
n
i
为设备
i
的使用寿命，为设备
i
的单位运维成本，
f
buy,t
为
t
时刻单位购电成本，
f
sell,t
为
t
时刻单位售电收益，
P
buy,t
为
t
时刻购电量，
P
sell,t
为
t
时刻售电量，
f
tax
为碳税单价；
[0011]以全生命周期
CO2排放量最小为单目标函数具体如下：
[0012][0013]式中：
F2为
CO2排放量年值，
α
i
为设备
i
的全生命周期碳排放系数；
[0014]以年总自洽率最大为单目标函数，即以年总自洽率倒数最小为单目标函数具体如下：
[0015][0016]式中：
F3为年总自洽率的倒数，
P
tPV
为
t
时刻的光伏发电量，
P
tWT
为
t
时刻的风电发电量，
P
tLOAD
为
t
时刻的负荷耗电量
。
[0017]偏差最小化的多目标函数为：
[0018][0019]式中，
Δ
d
为偏差，
ω1为经济权重，
F
1,2
为偏差最小下多目标优化所得年总经济成本，
F
1,1
为单目标优化所得年总经济成本，
ω2为碳排放权重，
F
2,2
为偏差最小下多目标优化所得全生命周期二氧化碳排放年值，
F
2,1
为单目标优化所得全生命周期二氧化碳排放年值，
ω3为年总自洽率权重，
F
3,2
为偏差最小下多目标优化所得年总自洽率倒数，
F
3,1
为单目标优化所得年总自洽率倒数
。
[0020]功率平衡约束为：
[0021][0022]式中：
P
tST,out
、P
tST,in
分别为
t
时刻储电设备放电量
、
存电量，
P
teload
为
t
时刻电负荷耗电量，
P
tc
、P
th
、
分别为
t
时刻电制冷
、
电制热
、
电制氢耗电量，分别为
t
时刻电制氢
、
冷
、
热设备产生的氢能
、
冷能
、
热能，分别为
t
时刻的氢负荷
、
冷负荷
、
热负荷，分别为
t
时刻储氢设备放氢量
、
存氢量，分别为
t
时刻储冷设备放冷量
、
存冷量，分别为
t
时刻储热设备放热量
、
存热量，
P
AR
、E
AR
分别为
t
时刻吸收式制冷机消耗的热能
、
产生的冷能；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种计及多能流的高速公路自洽能源系统容量配置方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
A、
利用
K
‑
means
聚类法对系统历史数据进行聚类，建立高速公路自洽能源系统典型日的辐照强度
、
风速
、
多能源负荷数据集，并得到典型日频次；步骤
B、
建立用于高速公路自洽能源系统容量配置的多目标优化模型；其中，多目标优化模型包括偏差最小化的多目标函数与约束条件，偏差最小化的多目标函数通过赋值权重同时对年总经济成本
、
全生命周期二氧化碳排放量
、
年总自洽率进行优化；所述约束条件包括功率平衡约束
、
可再生能源设备出力约束
、
储能设备出力约束
、
能量转换设备约束
、
电网传输容量约束；步骤
C、
基于步骤
A
与步骤
B
，在
MATLAB
平台利用
gurobi
求解器对多目标优化模型进行求解，得到高速公路自洽能源系统内光伏设备
、
风电设备
、
电制冷设备
、
电制热设备
、
电制氢设备
、
吸收式制冷机
、
储电设备
、
储冷设备
、
储热设备
、
储氢设备的容量配置方案
。2.
根据权利要求1所述计及多能流的高速公路自洽能源系统容量配置方法，其特征在于，以年总经济成本最小为单目标函数具体如下：
minF1＝
F
inv
+F
OM
+F
buy
+F
tax
式中，
F1为年总经济成本，
F
inv
为年投资总成本，
F
OM
为年运维总成本，
F
buy
为年购电总成本，
F
tax
为年碳税成本，
Γ
为设备种类集合，为设备
i
的单位投资成本，为设备
i
的配置额定容量，
a
为年利率，
n
i
为设备
i
的使用寿命，为设备
i
的单位运维成本，
f
buy,t
为
t
时刻单位购电成本，
f
sell,t
为
t
时刻单位售电收益，
P
buy,t
为
t
时刻购电量，
P
sell,t
为
t
时刻售电量，
f
tax
为碳税单价；以全生命周期
CO2排放量最小为单目标函数具体如下：式中：
F2为
CO2排放量年值，
α
i
为设备
i
的全生命周期碳排放系数；以年总自洽率最大为单目标函数，即以年总自洽率倒数最小为单目标函数具体如下：
式中：
F3为年总自洽率的倒数，
P
tPV
为
t
时刻的光伏发电量，
P
tWT
为
t
时刻的风电发电量，
P
tLOAD
为
t
时刻的负荷耗电量
。3.
根据权利要求2所述计及多能流的高速公路自洽能源系统容量配置方法，其特征在于，偏差最小化的多目标函数为：式中，
Δ
d
为偏差，
ω1为经济权重，
F
1,2
为偏差最小下多目标优化所得年总经济成本，
F
1,1
为单目标优化所得年总经济成本，
ω2为碳排放权重，
F
2,2
为偏差最小下多目标优化所得全生命周期二氧化碳排放年值...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳波，刘志慧，吴适存，张节潭，芈书亮，李春来，司杨，陈晓弢，陈来军，梅生伟，杨军，周万鹏，
申请(专利权)人：青海大学国网青海省电力公司，
类型：发明
国别省市：