基于多能源互补的分布式供能系统优化方法技术方案

基于多能源互补的分布式供能系统优化方法

【技术实现步骤摘要】
基于多能源互补的分布式供能系统优化方法、装置及介质


[0001]本专利技术涉及基于多能源互补的分布式供能系统优化领域，具体涉及基于多能源互补的分布式供能系统优化方法
、
装置及介质
。

技术介绍

[0002]能源问题是各国政府普遍重视的战略问题，直接关系到国家的社会稳定和经济发展
。
随着工业化进程持续推进，需要越来越多的能源供给，而城镇化带来的生活方式和消费行为变革也对能源生产和消费产生了重大影响
。
面对能源消费和碳排放日益增长的严峻形势，深化调整一次能源消费结构已成为必然的应对措施
。
单一使用天然气代替煤炭
、
石油，已远不能满足节能减排的需要
。
在此背景下，分布式供能系统作为一种高效且灵活的供能方式，能实现各种能源资源的梯级利用，综合能源利用效率可超过
70
％，具有极大的发展和应用潜力
。
[0003]分布式供能系统具有单元小型化，安装灵活的特点，可以有效满足一定区域内终端用户的多元能源需求
。
分布式供能系统可直接与电力系统互联，起到削峰填谷的作用，实现能源就近供给，从而为电网提供可观的灵活性支撑，降低远距离能源输运的成本，因而经济性好，节能减排效果显著
。
随着新能源等分布式资源的广泛接入，分布式供能系统可充分发挥其因地制宜，根据不同能源特性，使用多种能源技术的组合优势，提升能源系统的经济性和节能减排效益
。
然而，当前的分布式供能系统主要考虑经济指标，难以实现分布式供能系统综合效益最大化，因此如何实现分布式供能系统综合效益最大化也成为相关领域的重要研究方向之一
。

技术实现思路

[0004]为了实现分布式供能系统综合效益最大化，并提出具有通用性的分布式供能系统优化模型，从而更好支撑多能源互补分布式供能系统规划设计，本专利技术提出了基于多能源互补的分布式供能系统优化方法，包括下列步骤：
[0005]统计供能区域内能够并网的供能设备的额定容量
、
供能区域内所有设备的拓扑连接关系；
[0006]所述额定容量是指供能区域内能源生产设备的额定容量
W
P
、
能源转换设备的额定容量
W
T
和储能设备的额定容量
W
S
。
[0007]所述拓扑连接关系是指供能区域内各能源生产设备
、
能源转换设备
、
储能设备和用能设备之间的能流连接关系
。
[0008]基于供能区域用能历史数据，逐时间段给定供能区域的能源需求量；
[0009]所述能源需求量是指供能区域在各个时间段内的电负荷
、
热负荷和冷负荷需求量
。
[0010]在所述供能设备额定容量
、
拓扑连接关系和逐时间段给定供能区域的能源需求量的基础上，以综合评价指标最大为优化目标，结合约束条件建立分布式供能系统的优化模
型；
[0011]利用混合整数非线性规划方法对分布式供能系统优化模型进行求解，计算新的供能系统运行方式和综合评价指标；
[0012]获得最优综合评价指标时，输出所述最优综合评价指标对应的最优供能系统运行方式
。
[0013]所述供能系统运行方式是指供能系统为了满足给定的逐时间段能源需求量，供能设备逐时间段内的实际运行功率，包括供能设备启停及供能设备启停引起的供能系统拓扑连接关系变化
。
[0014]进一步地，所述分布式供能系统的优化模型为：
[0015]目标函数：
maxCAI
[0016][0017]其中，
CAI
为综合评价指标；
P
P
、P
T
、P
S
分别表示能源生产设备
、
能源转换设备和储能设备的功率；
W
P
为能源生产设备的额定容量，
W
T
为能源转换设备的额定容量，
W
S
为储能设备的额定容量
。
[0018]当能源生产设备的功率
P
P
、
能源转换设备的功率
P
T
和储能设备的功率
P
S
为一时间段内的功率时，取该时间段内的最大值，判断该最大值是否小于额定容量；此时的分布式供能系统的优化模型如下式所示：
[0019]目标函数：
maxCAI
[0020][0021]其中，综合评价指标
EC
＝
C
inv
+C
op
+C
m
为经济效益指标，
PEC
为能耗指标，
CEI
为碳排放指标；下标
TDS
和下标
DESS
分别表示传统运行方式和优化运行方式对应的评价指标；
C
inv
表示年度投资成本；
C
op
表示年度运营成本；
C
m
表示年度维护成本
。
[0022]进一步地，所述年度投资成本
C
inv
的计算方法为：
[0023][0024]其中，和分别表示能源生产设备
、
能源转换设备和储能设备的单位容量投资成本；
A
表示设备投资回报系数；
W
P
为能源生产设备的额定容量，
W
T
为能源转换设备的额定容量，
W
S
为储能设备的额定容量
。
[0025]进一步地，所述年度运营成本
C
op
计算方法为：
[0026][0027]其中，和分别表示能源生产设备
、
能源转换设备和储能设备的单位功率固定运营成本；表示单位能量可变成本；分别表示第
i
个时间段内的能源
生产设备
、
能源转换设备和储能设备的输出能量；
N
表示时间段总数
。
[0028]所述年度维护成本
C
m
计算方法为：
[0029]C
m
＝
∑
i
(∑
P
P
P,i
·
M
P
+∑
T
P
T,i
·
M
T
+∑
S
P
S,i
·
M
S
)
·
Δ
T。
[0030]其中，
M
P
、M
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种分布式供能系统优化方法，其特征在于，包括：统计供能区域内能够并网的供能设备的额定容量
、
所述供能区域内设备的拓扑连接关系；基于供能区域用能历史数据，逐时间段给定供能区域的能源需求量；在所述供能设备的额定容量
、
拓扑连接关系和逐时间段给定供能区域的能源需求量的基础上，以综合评价指标最大为优化目标，结合约束条件建立分布式供能系统的优化模型；利用混合整数非线性规划方法对分布式供能系统的优化模型进行求解，计算新的供能系统运行方式和综合评价指标；获得最优综合评价指标时，输出所述最优综合评价指标对应的最优供能系统运行方式
。2.
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述供能设备的额定容量
、
拓扑连接关系和逐时间段给定供能区域的能源需求量的基础上，以综合评价指标最大为优化目标，结合约束条件建立分布式供能系统的优化模型，包括：基于所述供能设备额定容量
、
拓扑连接关系和逐时间段给定供能区域的能源需求量，结合分布式供能系统优化模型计算综合评价指标；为所述综合评价指标设置约束条件；其中，所述约束条件包括：能源生产设备额定容量约束
、
能量转换设备额定容量约束和储能设备额定容量约束
。3.
如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述供能设备额定容量
、
拓扑连接关系和逐时间段给定供能区域的能源需求量，结合分布式供能系统优化模型计算综合评价指标，包括：基于能源生产设备
、
能量转换设备和储能设备的投资成本
、
固定运营成本和单位维护成本，并结合第
i
个时间段内的能量需求量计算经济效益指标，
i
为时间段的编号；基于天然气在第
i
个时间段内的消耗量
、
天然气在第
i
个时间段内的电网用电量与预先确定的天然气的标准煤转换系数
、
电网电力的标准煤转换系数
、
天然气产能的二氧化碳排放系数和电网电力产能的二氧化碳排放系数分别计算能耗指标和碳排放指标；基于所述经济效益指标
、
能耗指标和碳排放指标计算综合评价指标；其中，所述供能设备包括：能源生产设备
、
能量转换设备和储能设备
。4.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述综合评价指标按下式计算：式中，
CAI
表示综合评价指标，
EC
TDS
表示传统运行方式对应的经济效益指标，
EC
DESS
表示优化运行方式对应的经济效益指标，
PEC
TDS
表示传统运行方式对应的能耗指标，
PEC
DESS
表示优化运行方式对应的能耗指标，
CEI
TDS
表示传统运行方式对应的碳排放指标，
CEI
DESS
表示优化运行方式对应的碳排放指标；
α1、
α2分别表示经济指标权重系数和能耗指标权重系数
。5.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述经济效益指标按下式计算：
EC
＝
C
inv
+C
op
+C
m
式中，
EC
表示经济效益指标，
C
inv
表示年度投资成本；
C
op
表示年度运营成本；
C
m
表示年度维护成本
。
6.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述能耗指标按下式计算：
PEC
＝
∑
i
(GC
i
·
Coal
GC
+PC
i
·
Coal
PC
)
式中，
PEC
表示能耗指标，
GC
i
表示天然气在第
i
个时间段内的消耗量；
PC
i
表示第
i
个时间段内的电网用电量；
Coal
GC
表示天然气的标准煤转换系数；
Coal
PC
表示电网电力的标准煤转换系数
。7.
如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碳排放指标按下式计算：
CEI
＝
∑
i
(CDEF
g
·
GC
i
+CDEF
p
·
PC
i
)
式中，
CEI
表示碳排放指标；
CDEF
g
表示天然气产能的二氧化碳排放系数；
GC
i
表示天然气在第
i
个时间段内的消耗量；
PC
i
表示第
i
个时间段内的电网用电量；
CDEF
p
表示电网电力产能的二氧化碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，柴博，王轶申，刘思言，杨玉强，丰佳，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：