[發(fā)明專利]一種微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的機(jī)組選型方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310337085.8
• 申請(qǐng)日: 2013-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN103544372A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴瑋;楊艷紅;鄧衛(wèi);齊智平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)組選型的方法，特別涉及一種微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的機(jī)組選型方法。

背景技術(shù)

分布式能源系統(tǒng)因其靈活的變負(fù)荷運(yùn)行，較低的初始投資，很好的供電可靠性，較小的輸電損失，以及其可以消納吸收可再生能源的特點(diǎn)，正在得到世界能源領(lǐng)域越來越多的重視。然而，熱電聯(lián)供設(shè)備作為分布式能源系統(tǒng)的核心，其選擇方法大多依賴工程經(jīng)驗(yàn)，通過對(duì)比多種待選方案得到，往往不夠科學(xué)合理，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)造成浪費(fèi)。

隨著電力電子技術(shù)、信息技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些學(xué)者提出了微電網(wǎng)的概念。微電網(wǎng)是一種由負(fù)荷和微型電源共同組成系統(tǒng)，它可同時(shí)提供電能和熱量；微電網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量的轉(zhuǎn)換，并提供必需的控制；微電網(wǎng)相對(duì)于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并可同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電安全等的要求；微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了可再生能源的本地化利用，與傳統(tǒng)供電方式相比其沒有輸電環(huán)節(jié)，是一種高效、環(huán)保的資源整合利用方式。

將傳統(tǒng)的分布式能源系統(tǒng)技術(shù)與目前的微電網(wǎng)技術(shù)融合，可以更好地促進(jìn)分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展。在傳統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)中，熱電機(jī)組大多以“以熱定電”的方式運(yùn)行，系統(tǒng)不去跟隨用電負(fù)荷的波動(dòng)，往往造成機(jī)組低負(fù)荷率運(yùn)行或者強(qiáng)迫停機(jī)，使得機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)較小。微電網(wǎng)中的熱電聯(lián)供機(jī)組一般以“以電定熱”方式運(yùn)行，熱電機(jī)組服從系統(tǒng)能量管理中心的調(diào)度，運(yùn)行方式更加靈活，配合儲(chǔ)能裝置，在實(shí)現(xiàn)能量高效利用的同時(shí)，取得合理的經(jīng)濟(jì)效益。微型燃?xì)廨啓C(jī)由于供電可靠性高，運(yùn)行方式靈活，清潔環(huán)保，熱電聯(lián)供效率高，已經(jīng)成為微電網(wǎng)中熱電聯(lián)供的主要設(shè)備，但是目前如何選擇適合的微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供機(jī)組類型及臺(tái)數(shù)問題還沒有較好的解決方法。

目前，國內(nèi)對(duì)微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供機(jī)組選型的研究還很少，技術(shù)相對(duì)空白。國外有部分學(xué)者使用混合整數(shù)非線性方法、分層優(yōu)化方法等對(duì)聯(lián)供系統(tǒng)中設(shè)備定容問題進(jìn)行了研究，但其均沒有考慮多臺(tái)微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供機(jī)組組合使用的情況；還有部分學(xué)者使用列舉的方法，對(duì)1臺(tái)、1+1臺(tái)，1+1+1臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)選型進(jìn)行了對(duì)比分析，但當(dāng)微型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組型號(hào)較多時(shí)，無法進(jìn)行很好的優(yōu)化選擇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)在微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供機(jī)組選型時(shí)沒有考慮多臺(tái)微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供機(jī)組組合使用的情況或者使用簡單的列舉分析方法的缺點(diǎn)，提出一種微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的機(jī)組選型方法。本發(fā)明在保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)安全可靠的前提下，優(yōu)化選擇微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的機(jī)組型號(hào)和臺(tái)數(shù)；在建立反映系統(tǒng)綜合經(jīng)濟(jì)特性優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，避免常規(guī)依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)帶來的不足，造成運(yùn)行時(shí)的浪費(fèi)。

本發(fā)明的主要應(yīng)用對(duì)象為以微型燃?xì)廨啓C(jī)為核心的分布式能源系統(tǒng)，該分布式能源系統(tǒng)中包含可再生能源發(fā)電裝置、微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供機(jī)組、燃?xì)忮仩t、儲(chǔ)電裝置、儲(chǔ)熱裝置、熱交換器、電熱水器等。該分布式能源系統(tǒng)與外部電網(wǎng)相連。微型燃?xì)廨啓C(jī)為熱電耦合設(shè)備，如何選取微型燃?xì)廨啓C(jī)是分布式能源系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

本發(fā)明為一種微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的機(jī)組選型方法，該方法包括負(fù)荷處理、微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供機(jī)組建模、機(jī)組選擇優(yōu)化建模，以及模型求解等步驟。負(fù)荷處理步驟通過對(duì)微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)能量需求的統(tǒng)計(jì)及簡化，得到用于機(jī)組選型的負(fù)荷數(shù)據(jù)；微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供機(jī)組建模步驟是對(duì)微型燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行時(shí)技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性進(jìn)行綜合分析，建立各種規(guī)劃變量及機(jī)組參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式關(guān)系；機(jī)組選擇優(yōu)化建模及模型求解步驟是在負(fù)荷處理步驟和微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供機(jī)組建模步驟這兩步的基礎(chǔ)上，建立熱電聯(lián)供系統(tǒng)完整的混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型；模型求解步驟采用廣義Benders分解方法對(duì)混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得到機(jī)組的選型結(jié)果。

所述的負(fù)荷處理方法根據(jù)預(yù)測得到的微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的熱負(fù)荷、電負(fù)荷日分布曲線，得到該系統(tǒng)的峰值電負(fù)荷、熱負(fù)荷以及熱電比情況。在有可再生能源發(fā)電的系統(tǒng)中，由于可再生能源發(fā)電不可調(diào)度，可以將可再生能源發(fā)電功率視為負(fù)的負(fù)荷。根據(jù)負(fù)荷特性，為了簡化計(jì)算，可以在不影響規(guī)劃精度的前提下，將負(fù)荷進(jìn)行分段處理，這樣可以顯著減小規(guī)劃變量個(gè)數(shù)，從而使問題容易求解。負(fù)荷分段的處理方法為，按日負(fù)荷變化程度，把日負(fù)荷分成若干個(gè)水平，統(tǒng)計(jì)每個(gè)水平的時(shí)間尺度。最終得到用于規(guī)劃的負(fù)荷數(shù)據(jù)。