一种农村综合能源优化配置方法技术

本发明专利技术提出了一种农村综合能源优化配置方法，涉及综合能源配置技术领域，包括：

【技术实现步骤摘要】
一种农村综合能源优化配置方法


[0001]本专利技术涉及综合能源配置
，具体而言，涉及一种农村综合能源优化配置方法
。

技术介绍

[0002]我国农村地区可再生资源禀赋丰富，农村每年可能源化利用的生物质资源总量约相当于
4.6
亿吨标准煤，分布式光伏技术可开发潜力达
10
亿千瓦以上，分散式风电技术可开发潜力达
2.5
亿千瓦，地热资源年可开采资源量折合标准煤约
26
亿吨
。
同时农村地区具有用能分散
、
能源消费需求各异等用能特点，是分布式能源发展的重要场景
。
因此，在新型电力系统建设背景下，分布式光伏发电
、
风力发电
、
地热发电
、
生物质能发电
、
储能
、
以及电动汽车的海量接入，给农村电网带来了诸如频繁双向潮流
、
高低压越限
、
线路阻塞
、
网损增大和谐波超标等全新技术挑战
。
[0003]然而，传统的综合能源优化配置的研究方法多是针对城市能源互联网下的综合能源系统优化运行，且大多通过综合能源系统源侧的风电
、
光热和光伏等新能源发电设备进行详细建模，通过优化算法等得到调度方法和其发电形式
。
但对于该方法，其未能从农村农业角度出发，因地制宜对农村综合能源进行论证
。
并且现在农村地区的农民居住布局正在从自然形态逐步过渡到城镇形态，呈现出在大范围内仍然分散，但小范围内又非常集中的特点，现阶段农村负荷不同于城市负荷也不同于之前的旧农村负荷，导致现有技术无法解决农村综合能源系统的各类能源社保的配置和运行策略的组合优化问题
。
[0004]基于此，本申请提出一种农村综合能源优化配置方法来解决上述问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种农村综合能源优化配置方法，其能够解决农村综合能源优化配置问题
。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]第一方面，本申请提供一种农村综合能源优化配置方法，其包括以下步骤：
[0008]S1、
在大电网的基础上获取当地可再生资源，并结合农村生活用能的方式构建农村综合能源系统框架；
[0009]S2、
基于农村综合能源系统框架构建农村综合能源系统数学模型；
[0010]S3、
基于农村综合能源系统数学模型建立农村综合能源系统低碳供用能模式配置模型；
[0011]S4、
采用
Bender
分解法对农村综合能源系统低碳供用能模式配置模型进行求解以输出最优解，根据最优解获取农村综合能源的最优配置方案
。
[0012]进一步地，步骤
S2
中包括：
[0013]S21、
基于农村综合能源系统框架选取系统中的多能耦合设备模型和供用能设备模型；
[0014]S22、
通过多能耦合设备模型和供用能设备模型构建农村综合能源系统数学模型
。
[0015]进一步地，上述多能耦合设备模型包括生物质沼气热电联供机组模型和溴化锂吸收式制冷机模型；
[0016]具体地，上述生物质沼气热电联供机组模型的计算公式包括：
[0017][0018][0019][0020]Q
HRSG
(t)
＝
Q
MT
(t)
η
R
η
HRSG
[0021]其中，
t
表示时刻，
Q
MT
(t)
为
t
时刻微型燃气轮机的热功率，
P
MT
(t)
为
t
时刻微型燃气轮机的电功率，
η
EMT
为微型燃气轮机的发电效率，
η
HL
为微型燃气轮机的热损耗系数，
V
GMT
(t)
为
t
时刻微型燃气轮机的电压，
L
G
为沼气热值，
Q
MG
(t)
为
t
时刻沼气锅炉的热功率，
η
MG
为沼气锅炉制热效率，
Δ
t
为沼气锅炉运行时间，
Q
HRSG
(t)
为
t
时刻余热锅炉的热功率，
η
R
为余热锅炉的热回收效率，
η
HRSG
为余热锅炉的热输出效率；
[0022]上述生物质沼气热电联供机组模型在一天内生物质资源的量固定的情况下，满足的约束条件为：
[0023][0024]其中，
P
z
(t)
为
t
时刻机组剩余发电容量，
P
z
(t+1)
表示
t+1
时刻机组剩余发电容量；
P
z max
为机组的发电容量上限；
P
MT max
为机组的最大功率；
[0025]上述溴化锂吸收式制冷机模型的计算公式包括：
[0026]C
AC
(t)
＝
Q
AC
(t)
η
COP
·
AC
[0027]其中，
C
AC
(t)
为吸收式制冷机在
t
时刻的制冷功率，
Q
AC
(t)
为吸收式制冷机在
t
时刻的吸热功率，
η
COP
·
AC
为吸收式制冷机的性能系数
。
[0028]进一步地，上述供用能设备模型包括电制冷
/
电锅炉模型
、
光伏模型
、
风机模型和储能装置模型；
[0029]具体地，上述电制冷
/
电锅炉模型的计算公式包括：
[0030]C
EC/EH
(t)
＝
P
EC/EH
(t)
η
COP
·
EC/EH
[0031]其中，
C
EC/EH
(t)
为电制冷
/
热机在
t
时刻的制冷功率，
P
EC/EH
(t)
为电制冷
/
热机在
t
时刻的耗电功率，
η
COP
·
EC/EH
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种农村综合能源优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
在大电网的基础上获取当地可再生资源，并结合农村生活用能的方式构建农村综合能源系统框架；
S2、
基于农村综合能源系统框架构建农村综合能源系统数学模型；
S3、
基于农村综合能源系统数学模型建立农村综合能源系统低碳供用能模式配置模型；
S4、
采用
Bender
分解法对农村综合能源系统低碳供用能模式配置模型进行求解以输出最优解，根据最优解获取农村综合能源的最优配置方案
。2.
如权利要求1所述的一种农村综合能源优化配置方法，其特征在于，步骤
S2
中包括：
S21、
基于农村综合能源系统框架选取系统中的多能耦合设备模型和供用能设备模型；
S22、
通过多能耦合设备模型和供用能设备模型构建农村综合能源系统数学模型
。3.
如权利要求2所述的一种农村综合能源优化配置方法，其特征在于，所述多能耦合设备模型包括生物质沼气热电联供机组模型和溴化锂吸收式制冷机模型；具体地，所述生物质沼气热电联供机组模型的计算公式包括：具体地，所述生物质沼气热电联供机组模型的计算公式包括：具体地，所述生物质沼气热电联供机组模型的计算公式包括：
Q
HRSG
(t)
＝
Q
MT
(t)
η
R
η
HRSG
其中，
t
表示时刻，
Q
MT
(t)
为
t
时刻微型燃气轮机的热功率，
P
MT
(t)
为
t
时刻微型燃气轮机的电功率，
η
EMT
为微型燃气轮机的发电效率，
η
HL
为微型燃气轮机的热损耗系数，
V
GMT
(t)
为
t
时刻微型燃气轮机的电压，
L
G
为沼气热值，
Q
MG
(t)
为
t
时刻沼气锅炉的热功率，
η
MG
为沼气锅炉制热效率，
Δ
t
为沼气锅炉运行时间，
Q
HRSG
(t)
为
t
时刻余热锅炉的热功率，
η
R
为余热锅炉的热回收效率，
η
HRSG
为余热锅炉的热输出效率；所述生物质沼气热电联供机组模型在一天内生物质资源的量固定的情况下，满足的约束条件为：其中，
P
z
(t)
为
t
时刻机组剩余发电容量，
P
z
(t+1)
表示
t+1
时刻机组剩余发电容量；
P
z max
为机组的发电容量上限；
P
MT max
为机组的最大功率；所述溴化锂吸收式制冷机模型的计算公式包括：
C
AC
(t)
＝
Q
AC
(t)
η
COP
·
AC
其中，
C
AC
(t)
为吸收式制冷机在
t
时刻的制冷功率，
Q
AC
(t)
为吸收式制冷机在
t
时刻的吸热功率，
η
COP
·
AC
为吸收式制冷机的性能系数
。
4.
如权利要求2所述的一种农村综合能源优化配置方法，其特征在于，所述供用能设备模型包括电制冷
/
电锅炉模型
、
光伏模型
、
风机模型和储能装置模型；具体地，所述电制冷
/
电锅炉模型的计算公式包括：
C
EC/EH
(t)
＝
P
EC/EH
(t)
η
COP
·
EC/EH
其中，
C
EC/EH
(t)
为电制冷
/
热机在
t
时刻的制冷功率，
P
EC/EH
(t)
为电制冷
/
热机在
t
时刻的耗电功率，
η
COP
·
EC/EH
为电制冷
/
热机的性能系数；所述光伏模型的计算公式包括：其中，
f
s
(r
t
)
为概率密度函数，
r
t
为各个时段的实际光照强度，
r
max,t
为该时段最大光照强度，
B(
α
,
β
)
为
Beta
函数，
α
、
β
为
Beta
函数分布的形状参数；所述风机模型的计算公式包括：其中，
f
w
(v)
为风速分布的概率密度函数，
v
为实际风速，
c
为尺度参数，
e
为数学常数，
k
为形状参数；所述储能装置模型的计算公式包括：其中，
C(t)
为
t
时刻蓄电池的容量；
C(t
‑
1)
为
t
‑1时刻蓄电池的容量，
P
d
(t)
为
t
时刻蓄电池的放电功率，放电时功率为负值，
P
c
(t)
为
t
时刻蓄电池的充电功率，
η
d
为放电效率，
η
c
为充电效率，
Δ
t
为时间间隔；所述储能装置模型的约束条件包括：
0≤P
c
(t)≤P
cmax
B
c
(t)0≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗凡，梁琛，李亚昕，马喜平，董晓阳，郑伟，张建华，梁福波，韩永军，蒋民锁，胡春江，
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：