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一种基于目标优化的综合能源系统的运行控制方法与流程,光伏产业

2022-08-06 15:52:19
更进一步地,所述的能源需求和综合能源系统的约束为:,其中,表示第t个时间节点下的电能需求,表示第t个时间节点下的热能需求, 表示第t个时间节点下的冷能需求,表示cchp系统用于输出电能的出力功率,表示cchp系统用于输出冷能的出力功率,表示用于输出热能的出力功率,表示燃气锅炉设备的输出出力功率,表示电网设备的出力功率,表示储能设备在第t个时间节点储存的能量,表示热泵设备供冷时需要消耗的电能,表示热泵设备供热时需要消耗的电能,表示光伏发电设备的出力功率,表示风力发电设备的出力功率,表示储热设备的出力功率,表示储冷设备的出力功率;表示储能设备的充电效率,表示储能设备的放电效率,表示储热设备的充电效率,表示储热设备的放电效率,表示储冷设备的充电效率,表示储冷设备的放电效率;表示储能设备在在第t个时间节点下的充放电状态,为[0-1]变量,1-充电,0-放电;表示储热设备在在第t个时间节点下的充放电状态,为[0-1]变量,1-充电,0-放电;表示储冷设备在在第t个时间节点下的充放电状态,为[0-1]变量,1-充电,0-放电;表示热泵设备工作时的热电比,表示热泵设备工作时的冷电比;所述的综合能源系统未来一段时间内经济成本最小的目标函数为:
率,表示燃气锅炉设备的输出出力功率,表示电网设备的出力功率,表示储能设备在第t个时间节点储存的能量,表示热泵设备供冷时需要消耗的电能,表示热泵设备供热时需要消耗的电能,表示光伏发电设备的出力功率,表示风力发电设备的出力功率,表示储热设备的出力功率,表示储冷设备的出力功率;表示储能设备的充电效率,表示储能设备的放电效率,表示储热设备的充电效率,表示储热设备的放电效率,表示储冷设备的充电效率,表示储冷设备的放电效率;表示储能设备在在第t个时间节点下的充放电状态,为[0-1]变量,1-充电,0-放电;表示储热设备在在第t个时间节点下的充放电状态,为[0-1]变量,1-充电,0-放电;表示储冷设备在在第t个时间节点下的充放电状态,为[0-1]变量,1-充电,0-放电;表示热泵设备工作时的热电比,表示热泵设备工作时的冷电比。
电网设备的约束为:,其中,表示电网设备的出力功率,表示电网设备的供电站给综合能源系统的最大出力功率配额,当时,表示综合能源系统对电网进行输电即卖电;电网设备未来一段时间内的费用支出为:

[0027]
(6)光伏发电设备光伏发电设备的发电量主要根据当地的太阳能辐照强度以及设备的面板面积有关,从而可得到:,其中,表示光伏发电设备的出力功率,为系统光伏发电设备的电转换效率,为系统光伏发电设备的面积,表示在第t个时间节点下地区的平均垂直太阳能辐照强度;对光伏发电设备的运行建立约束:,其中,表示光伏发电系统的最大发电功率。
3.综合能源系统(integrated energy system,ies)是打破供电、供气、供冷/热等各种能源供应系统单独规划、单独设计和独立运行的既有模式,对各类能源的分配、转化、存储和消费等环节进行有机协调与优化,发挥多种能源优势互补的潜力,促进太阳能、风能等可再生能源的就地消纳,实现资源优化利用,提高综合能源利用率充分,成为应对资源紧缺、气候变化、环境污染等问题的关键。随着物联网及新能源技术的发展,多能源供应链改革进程的加快,开展综合能源服务已成为降低成本、提升能源使用效率、降低碳排放、促进供给侧及消费测协调发展的重要方向。
案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
附图说明


,,,其中,表示燃气锅炉设备的输出出力功率,表示燃气锅炉设备的效率,表示燃气锅炉设备在第t个时间节点下的出力功率,表示燃气锅炉设备的额定出力功率,表示燃气锅炉设备在t时刻需要的天然气发热功率,均基于matlab平台利用三阶多项式模拟燃气锅炉设备的功率-效率曲线的因子,拟合相关系数r≥0.95;对燃气锅炉设备的运行建立约束:,其中,表示时间间隔,为燃气锅炉设备的最小出力功率,表示在时间间隔内燃气锅炉设备功率变化的最大值;燃气锅炉设备未来一段时间内的费用支出为:,其中,表示单位体积天然气的价格,表示产生1kw热量需要天然气的体积,t表示未来一段时间的时长,表示单位质量的碳排放价格,表示单位体积天然气的碳排放系数。
具体实施方式
背景技术:
[0012]
4.综合能源系统整体结构复杂,综合能源服务终端的日常管控运维仍普遍停留在相对初级的阶段,主要为故障排査、设备检修、设备巡检、参数设置、终端自检自恢复和运行程序更新这些方面,对于运行中如何降低成本、提升能源使用效率、减少碳排放的优化调度方面的研究甚少。随着综合能源服务的快速发展,传统的运维模式效率低下、成本高、碳排放高,已难以满足综合能源运维管控的需求。
[0035]
[0015]
图4为实施例的综合能源系统的所有设备在第二天各个时间节点处冷的出力功率。
[0041]

更进一步地,所述的储能设备的运行模型为:,其中,表示储能设备在第个时间节点下存储的能量,表示储能设备在第t个时间节点下存储的能量,表示时间间隔,表示储能设备在第t个时间节点储存的能量,表示储能设备的自放电;表示储能设备在在第t个时间节点下的充放电状态,为[0-1]变量,1-充电,0-放电;表示储能设备的充电效率,表示储能设备的放电效率;对储能设备的运行建立约束:,其中,表示储能设备的最大容量,表示储能设备的额定充电功率,表示储能设备的额定放电功率。
本发明的运行控制方法对综合能源系统的各个部件均依据其实际运行建立了运行模型,针对综合能源系统的不同需求匹配相应的目标函数,建立综合能源系统运行控制模型,通过对运行控制模型的求解得到的各个部件的日前运行功率值,对综合能源系统进行运行控制。另外,本发明的运行控制方法具有灵活性、开放性、通用性,在运用本发明的运行控制方法时,可以根据实际需运行控制的综合能源系统,添加、删减、修改能源类型。本发明的运行控制方法对综合能源系统的前期设计、中期运维更新提供了仿真数据支撑,该运行控制方法可为综合能源系统的智能运维平台提供理论支撑和算法依据。
[0019]

(7)风力发电设备风力发电设备的发电量主要与风在扇叶内的垂直平均风速,扇叶在风速方向上的法向面积以及风电转换效率有关,从而可得到:,其中,表示风力发电设备的出力功率,表示风机开始发电的最小风速,表示风力发电设备的风机工作的最大风速,表示风力发电设备的风机的风电转换效率,表示风力发电设备的风机在额定功率状态下的临界风速,表示当地的空气密度,表示风力发电设备的额定出力功率。
综合能源系统的运行经济成本和运行碳排放量均最小。
[0023]
(2)运行碳排放量最小综合能源系统未来一段时间内碳排放量最小的目标函数为:,,其中,t表示未来一段时间的时长,表示综合能源系统的整体碳排放,表示每向电网购买单位千瓦时的电所产生的碳排放;表示产生1kw热量需要天然气的体积,表示燃气锅炉设备在t时刻需要的天然气发热功率,表示cchp系统在第t个时间
[0034]
[0025]
[0016]
(4)储能设备依据储能设备的荷电状态建立储能设备的运行模型,其运行模型为:,其中,表示储能设备在第个时间节点下存储的能量,表示储能设备在第t个时间节点下存储的能量,表示时间间隔,表示储能设备在第t个时间节点储存的能量,表示储能设备的自放电;表示储能设备在在第t个时间节点下的充放电状态,为[0-1]变量,1-充电,0-放电;表示储能设备的充电效率,表示储能设备的放电效率;对储能设备的运行建立约束:,其中,表示储能设备的最大容量,表示储能设备的额定充电功率,表示储能设备的额定放电功率。
[0022]
9.更进一步地,所述的电网设备的约束为:,其中,表示电网设备的出力功率,表示电网设备的供电站给综合能源系统的最大出力功率配额,当时,表示综合能源系统对电网进行输电即卖电;电网设备未来一段时间内的费用支出为:,其中,t表示未来一段时间的时长,表示买电的价格;为卖电价格;
综合能源系统的结构图如图1所示,该综合能源系统为普通的区域型综合能源系统,由cchp系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备构成,可为用户提供电能、冷能和热能,满足区域内用户的电负荷、冷负荷和热负荷需求。
(5)热泵设备热泵设备主要负责满足综合能源系统的冷负荷和热负荷,以及满足平时冷热负荷高峰时期的尖峰负荷,为考虑经济性,热泵设备无法同时满足冷负荷和热负荷。热泵设备的运行模型为:,其中,表示热泵设备供冷时需要消耗的电能,表示热泵设备供热时需要消耗的电能,表示热泵设备的功率,表示热泵设备工作时的热电比,表示热泵设备工作时的冷电比;对热泵设备的运行建立约束:,其中,表示热泵设备的额定制冷功率,表示热泵设备的额定制热功
(2)燃气锅炉设备在该综合能源系统中,燃气锅炉设备仅可以满足综合能源系统的热需求,采用三阶的多项式模拟燃气锅炉设备的功率-效率曲线,从而燃气锅炉设备的运行模型为:
表3 综合能源系统的最优日前运行功率值
下面结合附图详细说明本发明的实施情况,但它们并不构成对本发明的限定,仅做举例而已,同时通过说明,将更加清楚地理解本发明的优点。本领域的普通的技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应认为是本发明的保护范围。实施例中其他未详细说明的部分均为现有技术。
8.更进一步地,所述的燃气锅炉设备的运行模型为:
表示电网设备在第t个时间节点下的电网状态,为[0-1]变量,0-卖电,1-买电。
节点下所需要的燃气发热功率, 表示电网设备每生产单位千瓦时的电所产生的碳排放,表示电网设备的出力功率,表示电网设备在第t个时间节点下的电网状态,为[0-1]变量,0-卖电,1-买电。
[0028]
12:00677 293 635 0 1095 0 401 0 0 1337 128 119 12:15677 350 578 0 1084 0 361 0 0 1374 128 119 12:30677 66 862 0 1072 0 663 0 0 1064 128 119 12:45677 461 467 0 1195 0 0 1428 285 0 128 119 13:00677 0 928 0 828 0 760 0 0 929 266 194 13:15677 37 891 0 805 0 733 0 0 921 266 194 13:30677 326 602 11 903 0 0 1154 451 0 266 194 13:45677 194 734 0 759 0 589 0 0 992 266 194 14:00674 71 854 0 608 0 718 0 0 841 350 251 14:15438 2 696 0 949 0 795 0 0 983 350 251 14:30677 23 906 198 508 0 781 0 0 572 350 251 14:450 0 0 12 1721 0 807 0 0 1670 350 251 15:00602 0 853 11 1077 0 0 829 807 0 185 183 15:15677 369 559 0 835 0 431 0 0 1148 185 183 15:30677 497 432 0 823 0 290 0 0 1294 185 183 15:45622 119 754 0 1024 0 0 995 649 0 185 183 16:000 0 0 0 2014 294 744 0 0 1780 226 348 16:15671 64 858 0 666 55 652 0 0 961 226 348 16:300 0 0 0 1928 0 0 1860 684 0 226 348 16:45677 175 753 0 834 96 0 1144 476 0 226 348 17:00677 317 611 0 858 0 302 0 0 1309 270 50 17:150 0 0 0 2157 0 0 1926 588 0 270 50 17:30677 326 602 200 715 0 234 0 0 1117 270 50 17:45677 72 856 200 683 1 462 0 0 849 270 50 18:00677 85 843 0 654 0 0 1049 427 0 394 134 18:15677 27 901 0 626 0 0 983 466 0 394 134 18:30677 353 575 0 607 0 0 1308 125 0 394 134 18:450 0 0 0 1791 0 0 1891 464 0 394 134 19:000 0 0 0 1981 0 453 0 0 1908 154 0 19:15677 96 832 200 778 0 347 0 0 901 154 0 19:300 0 0 0 2195 0 0 1960 434 0 154 0 19:450 0 0 0 2009 0 426 0 0 1981 154 0 20:00677 248 680 0 631 (322)172 0 0 1309 75 0 20:15677 388 541 0 912 0 27 0 0 1437 75 0 20:30672 10 913 200 769 0 400 0 0 840 75 0 20:45677 265 663 0 912 0 0 1261 141 0 75 0 21:00676 192 735 6 628 0 0 1156 209 0 312 0 21:150 0 0 0 1622 0 395 0 0 1882 312 0 21:30669 361 559 4 514 0 28 0 0 1311 312 0 21:450 0 0 0 1634 0 382 0 0 1873 312 0 22:00677 29 899 0 575 0 0 976 345 0 370 0 22:15676 122 804 0 585 0 0 1074 244 0 370 0 22:30677 279 649 0 576 0 0 1231 80 0 370 0 22:450 0 0 0 1562 0 351 0 0 1878 370 0 23:000 0 0 0 1652 0 344 0 0 1869 220 0 23:15677 72 856 0 533 0 0 994 266 0 220 0 23:300 0 0 0 1404 0 332 0 0 1820 220 0 23:450 0 0 0 1199 0 328 0 0 1775 220 0 以上结合附图及具体实施例详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方
采集某园区第二天24h内每15min的天气预报数据,依据该园区过往同气候的冷负荷、热负荷、电负荷的历史数据,得到该园区第二天的电能、热能、冷能的预测用量。园区综合能源系统由一台cchp设备,一台燃气锅炉设备,两台热泵设备,一台储能设备,一套光伏发电系统,一套风力发电系统,以及电网交互设备组成,参数如表1和表2所示。
依据上述各组成部件的运行模型及其约束、能源需求和该综合能源系统的约束,可得到上述各组成部件的日前运行功率值范围。
,,,,其中,表示cchp系统用于输出电能的出力功率,表示cchp系统用于输出冷能的出力功率,表示用于输出热能的出力功率,表示cchp系统在第t个时间节点下所需要的燃气发热功率,表示cchp系统中燃气功率;分别表示cchp系统在不同工况下的电、热、冷效率,表示cchp系统在第t个时间节点下电能或热能或冷能的出力功率,表示cchp系统对应的电能或热能或冷能的额定出力功率,均基于matlab平台利用多项式拟合cchp系统的效率-功率曲线的因子,拟合相关系数r≥0.95;对cchp系统的运行建立约束:,其中,表示时间间隔,表示cchp系统在第t个时间节点下电能或热能或冷能的最小出力功率,表示cchp系统设备在时间间隔内功率变化的最大值;cchp系统未来一段时间内的费用支出为:,其中,表示单位体积天然气的价格,表示产生1kw热量需要天然气的体积,t表示未来一段时间的时长,表示单位质量的碳排放价格,光伏国际行情,表示单位体积天然气的碳排放系数。
图2为实施例的综合能源系统的所有设备在第二天各个时间节点处能源的出力功率。
[0013]
更进一步地,所述的光伏发电设备中,,其中,表示光伏发电设备的出力功率,为系统光伏发电设备的电转换效率,为系统光伏发电设备的面积,表示在第t个时间节点下地区的平均垂直太阳能辐照强度;对光伏发电设备的运行建立约束:,

[0011]

[0018]
2.能源是人类赖以生存和发展的基础,是经济社会发展的命脉。为解决社会经济快速发展过程中日益凸显的能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间的矛盾,提高能源效率、保障能源安全、促进可再生能源消纳和推动环境保护成为了必然选择。
7.进一步地,所述的cchp系统的运行模型为:,,,,其中,表示cchp系统用于输出电能的出力功率,表示cchp系统用于输出冷能的出力功率,表示用于输出热能的出力功率,表示cchp系统在第t个时间节点下所需要的燃气发热功率,表示cchp系统中燃气功率;分别表示cchp系统在不同工况下的电、热、冷效率,表示cchp系统在第t个时间节点下电能或热能或冷能的出力功率,表示cchp系统对应的电能或热能或冷能的额定出力功率,均基于matlab平台利用多项式拟合cchp系统的效率-功率曲线的因子,拟合相关系数r≥0.95;对cchp系统的运行建立约束:,其中,表示时间间隔,表示cchp系统在第t个时间节点下电能或热能或冷能的最小出力功率,表示cchp系统设备在时间间隔内功率变化的最大值;cchp系统未来一段时间内的费用支出为:,其中,表示单位体积天然气的价格,表示产生1kw热量需要天然气的体积,t表示未来一段时间的时长,表示单位质量的碳排放价格,表示单位体积天然气的碳排放系数。
[0010]
[0036]
[0020]
技术实现要素:

(3)电网设备该综合能源系统中的电网设备,用于系统外部供电站对系统内部进行输电,参与到整个综合能源系统的调峰。在该综合能源系统中,电网设备仅需考虑约束和成本。
图5为实施例的综合能源系统的所有设备在第二天各个时间节点处热的出力功率。
②ꢀ
不考虑综合能源系统运行碳排放量问题,只需运行经济成本最小;
具体求解过程如下所述:步骤一、初始化粒子群算法的系统,生成n个粒子,每个粒子的位置代表该综合能源系统中cchp系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备的日前运行功率值;步骤二、根据综合能源系统的工作情况,将运行经济成本最小的目标函数或运行碳排放量最小的目标函数或运行经济成本和运行碳排放量均最小的目标函数作为粒子的适应度函数,得到各个粒子的适应度;步骤三、对比不同粒子的适应度,筛选出适应度高的粒子,改变其他粒子中的位置,重新计算适应度;步骤四、迭代之后找到适应度最高的粒子,该适应度最高的粒子即为cchp系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备的最优日前运行功率值;所述的粒子群算法的系统中,各个粒子随机产生的速度初始化约束如下:,其中,表示第i个设备在在第t个时间节点下的速度,表示第i个设备的产能下限,表示第i个设备的产能上限。
表2 园区综合能源系统的cchp参数表将该园区第二天的电能、热能、冷能的预测用量输入到综合能源系统运行控制模型的程序中,并将该园区综合能源系统的表1和表2的参数输入到综合能源系统运行控制模型的程序中,选定运行经济成本最小为目标函数,最后计算得到的第二天各个时间节点的设备功率如图2-5所示,其中图2为该园区综合能源系统所有设备在第二天各个时间节点处能源的出力功率,图3-5分别为该园区综合能源系统所有设备第二天各个时间节点处电、冷、热的出力功率。通过上述的运行控制方法进行计算,得到综合能源系统中各个时间点的cchp系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备的最优日前运行功率值,具体数据如表3所示。
,,其中,表示电网设备未来一段时间内的费用支出,表示燃气锅炉设备未来一段时间内的费用支出,表示cchp系统未来一段时间内的费用支出,表示综合能源系统未来一段时间内的总费用支出;所述的综合能源系统未来一段时间内碳排放量最小的目标函数为:,,其中,t表示未来一段时间的时长,表示综合能源系统的整体碳排放,表示每向电网购买单位千瓦时的电所产生的碳排放;表示产生1kw热量需要天然气的体积,表示燃气锅炉设备在t时刻需要的天然气发热功率,表示cchp系统在第t个时间节点下所需要的燃气发热功率, 表示电网设备每生产单位千瓦时的电所产生的碳排放,表示电网设备的出力功率,表示电网设备在第t个时间节点下的电网状态,为[0-1]变量,0-卖电,1-买电。
[0044]
2. 建立综合能源系统的整体约束针对用户的能源需求和该综合能源系统建立约束:,其中,表示第t个时间节点下的电能需求,表示第t个时间节点下的热能需求, 表示第t个时间节点下的冷能需求,表示cchp系统用于输出电能的出力功率,表示cchp系统用于输出冷能的出力功率,表示用于输出热能的出力功
[0040]
[0024]
[0039]
图1为实施例中的综合能源系统的结构图。
[0026]
根据上述三种目标匹配相对应的目标函数,即可建立起综合能源系统运行控制模型。
cchp系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备的最优日前运行功率值,对综合能源系统进行运行控制。
,其中,t表示未来一段时间的时长,表示买电的价格;为卖电价格;表示电网设备在第t个时间节点下的电网状态,为[0-1]变量,0-卖电,1-买电。
率,表示时间间隔,表示在时间间隔内热泵设备出力下最大的功率变化。
[0045]
[0033]
[0032]
更进一步地,所述的热泵设备的运行模型为:,其中,表示热泵设备供冷时需要消耗的电能,表示热泵设备供热时需要消耗的电能,表示热泵设备的功率,表示热泵设备工作时的热电比,表示热泵设备工作时的冷电比;对热泵设备的运行建立约束:,其中,表示热泵设备的额定制冷功率,表示热泵设备的额定制热功率,表示时间间隔,表示在时间间隔内热泵设备出力下最大的功率变化。
实施例
[0014]
cchp系统的运行模型为:
图3为实施例的综合能源系统的所有设备在第二天各个时间节点处电的出力功率。
不考虑综合能源系统运行经济成本问题,只需运行碳排放量最小;

表1 园区综合能源系统的参数表
控制模型,采用粒子群算法对综合能源系统运行控制模型进行求解,得到cchp系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备的日前运行功率值,对综合能源系统进行运行控制。
4. 求解综合能源系统的运行控制模型采用粒子群算法对综合能源系统运行控制模型进行求解,得到cchp系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备的日前运行功率值,对综合能源系统进行运行控制。
更进一步地,所述的综合能源系统运行控制模型的求解方法为:步骤一、初始化粒子群算法的系统,生成n个粒子,每个粒子的位置代表该综合能源系统中cchp系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备的日前运行功率值;步骤二、根据综合能源系统的工作情况,将运行经济成本最小的目标函数或运行碳排放量最小的目标函数或运行经济成本和运行碳排放量均最小的目标函数作为粒子的适应度函数,得到各个粒子的适应度;步骤三、对比不同粒子的适应度,筛选出适应度高的粒子,改变其他粒子中的位置,重新计算适应度;步骤四、迭代之后找到适应度最高的粒子,该适应度最高的粒子即为cchp系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备的最优日前运行功率值;所述的粒子群算法的系统中,各个粒子随机产生的速度初始化约束如下:,其中,表示第i个设备在在第t个时间节点下的速度,表示第i个设备的产能下限,表示第i个设备的产能上限。
[0037]
1.本发明属于能源控制技术领域,涉及一种综合能源系统的运行控制方法。
[0031]
,,,其中,表示燃气锅炉设备的输出出力功率,表示燃气锅炉设备的效率,表示燃气锅炉设备在第t个时间节点下的出力功率,表示燃气锅炉设备的额定出力功率,表示燃气锅炉设备在t时刻需要的天然气发热功率,均基于matlab平台利用三阶多项式模拟燃气锅炉设备的功率-效率曲线的因子,拟合相关系数r≥0.95;对燃气锅炉设备的运行建立约束:,其中,表示时间间隔,为燃气锅炉设备的最小出力功率,表示在时间间隔内燃气锅炉设备功率变化的最大值;燃气锅炉设备未来一段时间内的费用支出为:,其中,表示单位体积天然气的价格,表示产生1kw热量需要天然气的体积,t表示未来一段时间的时长,表示单位质量的碳排放价格,表示单位体积天然气的碳排放系数。

更进一步地,所述的风力发电设备中,,其中,表示风力发电设备的出力功率,表示风机开始发电的最小风速,表示风力发电设备的风机工作的最大风速,表示风力发电设备的风机的风电转换效率,表示风力发电设备的风机在额定功率状态下的临界风速,表示当地的空气密度,表示风力发电设备的额定出力功率。
[0038]
[0017]
采用以热定电的模型建立cchp系统的运行模型,计算其出力功率及其未来一段时间内的费用支出。
[0042]
[0029]
本发明与现有技术相比,通过获取未来一段时间的天气预报数据以及电能、热能、冷能的预测用量,对综合能源系统的cchp系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备分别建立运行模型及约束,建立以运行经济成本最小或运行碳排放量最小或运行经济成本和运行碳排放量均最小为目标函数的综合能源系统运行
(1)运行经济成本最小综合能源系统未来一段时间内经济成本最小的目标函数为:,,其中,表示电网设备未来一段时间内的费用支出,表示燃气锅炉设备未来一段时间内的费用支出,表示cchp系统未来一段时间内的费用支出,表示综合能源系统未来一段时间内的总费用支出。
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5.为解决背景技术中所述的问题,本发明提出一种基于目标优化的综合能源系统的运行控制方法。
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3.建立综合能源系统的运行控制模型综合能源系统的运行控制过程中,需要考虑其运行经济成本和运行碳排放量。依据综合能源系统所在地区的实际需求,有三种目标:
6.本发明的方法包括以下步骤:获取未来一段时间的天气预报数据;依据过往同气候的冷负荷、热负荷、电负荷的历史数据,得到电能、热能、冷能的预测用量;针对能源需求和cchp系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备构成的综合能源系统建立约束;针对cchp系统,采用以热定电的模型建立cchp系统的运行模型,计算其出力功率及其未来一段时间内的费用支出;针对燃气锅炉设备,采用三阶多项式模拟燃气锅炉设备的功率-效率曲线,建立仅可以满足综合能源系统热需求的燃气锅炉设备的运行模型,计算其出力功率及其未来一段时间内的费用支出;针对电网设备,计算其出力功率,并根据其买电量和卖电量计算其未来一段时间内的费用支出;针对储能设备,依据其荷电状态建立储能设备的运行模型,计算其放电/充电功率及存储的能量;针对热泵设备,计算其供热/冷所需要的电能以及热泵设备的制冷/制热功率;针对光伏发电设备,依据日照强度,计算其出力功率;针对风力发电设备,依据风力计算其出力功率;建立以运行经济成本最小或运行碳排放量最小或运行经济成本和运行碳排放量均最小为目标函数的综合能源系统运行控制模型;采用粒子群算法对综合能源系统运行控制模型进行求解,得到
1.建立综合能源系统的各个构成部件的运行模型(1)cchp系统cchp(combined cooling heating and power)系统又称冷热电联产系统,它是以水能、生物能、风能、太阳能、地热能、天然气、垃圾能或工业余热等一切可以产生电或热的资源作为一次能源,将发电系统和供热、供冷系统相结合,小规模、点状分布在需求用户附近的一种综合供能系统。
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其中,表示光伏发电系统的最大发电功率。

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