考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法及系统技术方案

技术编号：41209933 阅读：4 留言：0更新日期：2024-05-09 23:32

本发明专利技术公开了一种考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法及系统，属于综合能源系统优化技术领域，方法包括以下步骤：获取园区综合能源系统数据，构建冷热电联供的综合能源系统模型；基于能效用以量化综合能源系统的能源利用水平，建立综合能源系统多目标模型；以综合能源系统运行经济性和能效为优化目标，通过最大化加权隶属度函数把多目标模型转化为单目标模型；求解单目标模型，单目标模型的解为园区综合能源系统的最佳优化方案。本发明专利技术以综合能源系统运行经济性和能效为多目标运行的优化策略，实现了园区综合能源系统运行总成本的最小化，使综合能源的使用效率最大化。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法及系统，属于综合能源系统优化。

技术介绍

1、在低碳能源革命的大背景下，传统的化石能源因为能量利用率低和污染严重，已无法满足当代社会发展的需要。为改进能源消费结构和提高能源的能效，园区综合能源系统的构建将是能源领域的重要发展趋势。园区综合能源系统将有助于实现冷、暖、电、气等多种能源在生产和传输过程中的协调、优化和互补，从而提高这些能源的综合利用率，进而提升整个园区系统的协同优化水平。

2、目前，全球对于园区综合能源系统的研究主要集中在其系统规划、运行和优化运行等方面，尤其是在优化运行的经济研究上，多采用引入用户侧负荷需求响应等政策激励方式。然而，这种用户侧负荷需求响应的方式并没有分析能源利用效率对综合能源系统运行的影响。

3、因此，需要进一步在典型综合能源系统的基础上，构建园区综合能源系统(thepark integrated energy system,pies)模型，以实现园区综合能源系统运行总成本的最小化，同时也能最大化综合能源的使用效率。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法及系统，能够实现园区综合能源系统运行总成本的最小化，同时也能最大化综合能源的使用效率。

2、本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：

3、一方面，本专利技术实施例提供的一种考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法，包括以下步骤：

<p>4、获取园区综合能源系统数据，构建冷热电联供的综合能源系统模型；

5、基于能效用以量化综合能源系统的能源利用水平，建立综合能源系统多目标模型；

6、以综合能源系统运行经济性和能效为优化目标，通过最大化加权隶属度函数把多目标模型转化为单目标模型；

7、求解单目标模型，单目标模型的解为园区综合能源系统的最佳优化方案。

8、作为本实施例一种可能的实现方式，所述园区综合能源系统通过外部电网、可再生能源和燃气轮机向园区供电；通过电制冷机和吸收式制冷机为园区供冷；通过燃气轮机和电锅炉向园区供热；蓄电池、蓄热槽和蓄冷罐为储能设备。

9、作为本实施例一种可能的实现方式，所述综合能源系统模型包括：

10、a，燃气轮机：

11、pgt,e(t)＝ηgt·vgt(t)·hcv (6)

12、pgt,h(t)＝(1-ηgt-ηgt,loss)·vgt(t)·hcv (7)

13、

14、式中，pgt,e(t)为燃气轮机在时间段t输出的电功率；pgt,h(t)为燃气轮机在时间段t输出的热功率；ηgt为燃气轮机的发电效率；ηgt,loss为燃气轮机的能量耗损率；vgt(t)为燃气轮机在时间段t的天然气消耗量；hcv为天然气热值；和分别为燃气轮机输出电功率的下限和上限；

15、b，电锅炉：

16、peb,h(t)＝ηeb·peb,e(t) (9)

17、

18、式中，peb,h(t)为电锅炉在时间段t输出的热功率；peb,e(t)为电锅炉在时间段t输入的电功率；ηeb为电锅炉的工作效率；和分别为电锅炉输出电功率的下限和上限；

19、c，电制冷机：

20、pec,c(t)＝copec·pec,e(t) (11)

21、

22、式中，pec,c(t)为电制冷机在时间段t输出的冷功率；pec,e(t)为电制冷机在时间段t输入的电功率；copec为电制冷机的制冷效率；和分别为电制冷机输出电功率的下限和上限；

23、d，吸收式制冷机：

24、pac,c(t)＝copac·pac,h(t) (13)

25、

26、式中，pac,c(t)为吸收式制冷剂在时间段t输出的冷功率；pac,h(t)为吸收式制冷机在时间段t输入的热功率；copac为吸收式制冷机的制冷效率；和分别为吸收式制冷机输入的热功率下限和上限。

27、e，储能设备：

28、

29、式中，式中，s(t)为储能设备在时间段t时的容量；s(t-1)为储能设备在时间段t-1时的容量；μloss为储能设备的自身能量损耗率；pch(t)和pdis(t)分别为储能设备在时间段t时与园区能源系统的充能功率和放能功率；ηch和ηdis分别为储能设备的充能效率和放能效率；δt为一个单位时间段；γch和γdis分别为储能设备的最大充能倍率和最大放能倍率；和分别为储能设备的最小充能容量和最大充能容量；和分别为储能设备的最小放能容量和最大放能容量；δch(t)和δdis(t)为状态变量，分别表示储能设备在时段t时的工作状态；smin和smax分别为储能设备容量的下限和上限。

30、作为本实施例一种可能的实现方式，所述综合能源系统多目标模型包括园区综合能源系统的运行总成本目标函数和能效目标函数，所述运行总成本目标函数的优化目标是使园区综合能源系统的运行总成本最小化，所述能效目标函数的优化目标是使园区综合能源系统的综合能源使用效率最大化，约束条件包括电功率平衡约束、热功率平衡约束、冷功率平衡约束、燃气轮机的爬坡约束以及重要负荷约束。

31、作为本实施例一种可能的实现方式，所述运行总成本目标函数为：

32、mincop＝min(cele+cgas+cdep) (1)

33、

34、

35、

36、式中，cop为园区综合能源系统的运行成本，cele为与外部电网交互成本，cgas为从外部气网购气成本，cdep为系统内储能设备的折旧成本；pgrid,e(t)为在时间段t时与外部电网的电能交互功率，为正值时表示从外部电网购电，为负值时表示向外部电网售电；ρele(t)为时间段t时的电价，当pgrid,e(t)为正值时电价为从外部电网购电的电价，当pgrid,e(t)为负值时电价为向外部电网售电的电价；vgas(t)为在时间段t时从外部气网购气量；ρgas为每立方米天然气量的购气价格；pba,e(t)为蓄电池在时间段t的充、放能功率，为正值时表示蓄电池放电，为负值时表示蓄电池充电；phst,h(t)为蓄热槽在时间段t的充、放能功率，为正值时表示蓄热槽供热，为负值时表示蓄热槽蓄热；pcst,c(t)为蓄冷罐在时间段t的充、放能功率，为正值时表示蓄冷罐供冷，为负值时表示蓄冷罐蓄冷；ρba、ρhst和ρcst分别为蓄电池、蓄热槽和蓄冷罐的使用折旧成本系数；t为园区综合能源系统的运行单位周期，一般为24h；

37、所述能效目标函数为：

38、

39、式中，pload,e(t)、pload,h(t)和pload,c(t)分别为园区在时间段t的电负荷功率、热负荷功率和冷负荷功率；pe(t)、ph(t)和pc(t)分别为园区综合能源系统在时间段t供电功率、供热功率和供本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法，其特征在于，所述园区综合能源系统通过外部电网、可再生能源和燃气轮机向园区供电；通过电制冷机和吸收式制冷机为园区供冷；通过燃气轮机和电锅炉向园区供热；蓄电池、蓄热槽和蓄冷罐为储能设备。

3.根据权利要求2所述的考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法，其特征在于，所述综合能源系统模型包括：

4.根据权利要求3所述的考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法，其特征在于，所述综合能源系统多目标模型包括园区综合能源系统的运行总成本目标函数和能效目标函数，所述运行总成本目标函数的优化目标是使园区综合能源系统的运行总成本最小化，所述能效目标函数的优化目标是使园区综合能源系统的综合能源使用效率最大化，约束条件包括电功率平衡约束、热功率平衡约束、冷功率平衡约束、燃气轮机的爬坡约束以及重要负荷约束。

5.根据权利要求4所述的考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法，其特征在于，所述运行总成本目标函数为：>

6.根据权利要求5所述的考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法，其特征在于，所述约束条件包括：

7.根据权利要求6所述的考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法，其特征在于，所述以综合能源系统运行经济性和能效为优化目标，通过最大化加权隶属度函数把多目标模型转化为单目标模型，包括：

8.一种考虑能效的园区综合能源系统多目标运行系统，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的考虑能效的园区综合能源系统多目标运行系统，其特征在于，所述园区综合能源系统通过外部电网、可再生能源和燃气轮机向园区供电；通过电制冷机和吸收式制冷机为园区供冷；通过燃气轮机和电锅炉向园区供热；蓄电池、蓄热槽和蓄冷罐为储能设备。

10.根据权利要求8所述的考虑能效的园区综合能源系统多目标运行系统，其特征在于，所述综合能源系统多目标模型包括园区综合能源系统的运行总成本目标函数和能效目标函数，所述运行总成本目标函数的优化目标是使园区综合能源系统的运行总成本最小化，所述能效目标函数的优化目标是使园区综合能源系统的综合能源使用效率最大化，约束条件包括电功率平衡约束、热功率平衡约束、冷功率平衡约束、燃气轮机的爬坡约束以及重要负荷约束。

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【技术特征摘要】

1.一种考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法，其特征在于，所述综合能源系统模型包括：

5.根据权利要求4所述的考虑能效的园区综合能源系统多目标运行方法，其特征在于，所述运行总成本目标函数为：

6.根据权利要求5所述的考...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳松林，梁材，王艳东，袁月杰，邓惠璨，冯佳琳，靳婷婷，盛崇力，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司东明县供电公司，
类型：发明
国别省市：

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