[發明專利]微能源網系統、微能源網配置方法及裝置

有效

• 申請號: 201810020769.8
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108564242B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 黎燦兵;楊函煜;周斌;曹一家;肖彭瑤;馮廣;陳達偉;楊志強
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 鄧超

1.一種微能源網配置方法，其特征在于，所述方法包括：

基于度電成本最低為目標構建目標函數，其中，所述目標函數表示輸入變量與決策變量之間的函數關系；

其中，所述目標函數為：

中n表示全壽命周期；r表示年折現率；I表示微能源網系統中各部分設備的總投資成本；O表示總運維成本；d₁、d₂和d₃分別表示光伏設備、熱電聯產機組和太陽能集熱設備的設備折舊率；決策變量分別表示第t個月所述光伏設備輸出電能和所述熱電聯產機組的發電量；決策變量分別表示第t個月所述熱電聯產機組的供熱量和所述太陽能集熱設備的供熱量；F為所述度電成本；

基于冷負荷、熱負荷以及電負荷的供需平衡構建第一約束條件；

其中，所述第一約束條件為：

其中，以及分別表示第t個月電負荷、熱負荷以及冷負荷的需求量，以及分別表示第t個月所述光伏設備輸出電能、所述太陽能集熱設備輸出熱能以及沼氣設備輸出熱能，ν₁表示所述光伏設備的調度因子，ν₂表示所述太陽能集熱設備的調度因子，ν₃表示所述沼氣設備的調度因子，η_e表示逆變器的轉化效率，η_c表示空調制冷效率，η_sh表示所述太陽能集熱設備的工作效率，表示所述熱電聯產機組將沼氣熱能轉化為電能的轉化效率，表示所述熱電聯產機組將沼氣熱能轉化為熱能的轉化效率；η_dh表示沼氣直接用于沼氣灶、沼氣照明的工作效率；

基于所述太陽能集熱設備和所述沼氣設備之間的能源互補關系，構建第二約束條件；

其中，所述第二約束條件為：

其中，η_loss表示所述太陽能集熱設備熱能損失率，c表示沼液比熱容，ρ表示沼液密度，V_biogas表示沼液體積，T^biogas表示所述沼氣設備的實時溫度，表示所述沼氣設備的初始溫度；

基于所述光伏設備的配置參數與所述光伏設備輸出電能之間的關系，構建第三約束條件；

其中，所述第三約束條件為：η_PV太陽能電池的轉換效率；A_solar表示光伏電池板面積；J_T表示太陽能平均輻射強度，單位為kW/m²；T_t^s表示第t個月的平均環境溫度，T_t第t月的平均光照時長；

基于所述太陽能集熱設備的配置參數與所述太陽能集熱設備輸出熱能之間的關系，構建第四約束條件；

其中，所述第四約束條件為：表示第t個月所述太陽能集熱設備向微能源網輸入的總熱負荷；A_swh表示太陽能集熱面積；f表示太陽能保證率；η_swh表示所述太陽能集熱設備的集熱效率；η_l表示管路及熱水箱的熱損失率；

基于所述熱電聯產機組輸出電能和輸出熱能之間的關系，構建第五約束條件；

其中，所述第五約束條件為：

和分別為所述熱電聯產機組發電和產熱出力邊界點，其中，A為取極大值時，i的取值；C為取中間值時，i的取值，與對應；D為取極小值時，i的取值，與對應；

基于所述第一約束條件、所述第二約束條件、所述第三約束條件、所述第四約束條件以及所述第五約束條件，求解所述目標函數，獲取所述決策變量的輸出數據；

基于所述決策變量的輸出數據，獲取微能源網系統中的設備配置參數。

2.根據權利要求1所述的微能源網配置方法，其特征在于，在基于太陽能和沼氣的互補關系，建立第二約束條件之前，所述方法還包括：

基于目標地區的環境條件和用戶相關數據，預測所述目標地區的冷負荷、熱負荷以及電負荷的需求量。

3.一種微能源網配置裝置，其特征在于，所述裝置包括：

目標函數構建單元，用于基于度電成本最低為目標構建目標函數，其中，所述目標函數表示輸入變量與決策變量之間的函數關系；

其中，所述目標函數為：

其中n表示全壽命周期；r表示年折現率；I表示微能源網系統中各部分設備的總投資成本；O表示總運維成本；d₁、d₂和d₃分別表示光伏設備、熱電聯產機組和太陽能集熱設備的設備折舊率；決策變量分別表示第t個月所述光伏設備輸出電能和所述熱電聯產機組的發電量；決策變量分別表示第t個月所述熱電聯產機組的供熱量和所述太陽能集熱設備的供熱量；F為所述度電成本；

第一約束條件構建單元，用于基于冷負荷、熱負荷以及電負荷的供需平衡構建第一約束條件；

其中，所述第一約束條件為：

其中，以及分別表示第t個月電負荷、熱負荷以及冷負荷的需求量，以及分別表示第t個月所述光伏設備輸出電能、所述太陽能集熱設備輸出熱能以及沼氣設備輸出熱能，ν₁表示所述光伏設備的調度因子，ν₂表示所述太陽能集熱設備的調度因子，ν₃表示所述沼氣設備的調度因子，η_e表示逆變器的轉化效率，η_c表示空調制冷效率，η_sh表示所述太陽能集熱設備的工作效率，表示所述熱電聯產機組將沼氣熱能轉化為電能的轉化效率，表示所述熱電聯產機組將沼氣熱能轉化為熱能的轉化效率；η_dh表示沼氣直接用于沼氣灶、沼氣照明的工作效率；

第二約束條件構建單元，用于基于所述太陽能集熱設備和所述沼氣設備之間的能源互補關系，構建第二約束條件；

其中，所述第二約束條件為：

其中，η_loss表示所述太陽能集熱設備熱能損失率，c表示沼液比熱容，ρ表示沼液密度，V_biogas表示沼液體積，T^biogas表示所述沼氣設備的實時溫度，表示所述沼氣設備的初始溫度；

第三約束條件構建單元，用于基于所述光伏設備的配置參數與所述光伏設備輸出之間的關系，構建第三約束條件；

其中，所述第三約束條件為：η_PV太陽能電池的轉換效率；A_solar表示光伏電池板面積；J_T表示太陽能平均輻射強度，單位為kW/m²；T_t^s表示第t個月的平均環境溫度，T_t第t月的平均光照時長；

第四約束構建單元，用于基于所述太陽能集熱設備的配置參數與所述太陽能集熱設備輸出熱能之間的關系，構建第四約束條件；

其中，所述第四約束條件為：表示第t個月所述太陽能集熱設備向微能源網輸入的總熱負荷；A_swh表示太陽能集熱面積；f表示太陽能保證率；η_swh表示所述太陽能集熱設備的集熱效率；η_l表示管路及熱水箱的熱損失率；

第五約束條件構建單元，用于基于所述熱電聯產機組輸出電能和輸出熱能之間的關系，構建第五約束條件；

其中，所述第五約束條件為：

和分別為所述熱電聯產機組發電和產熱出力邊界點，其中，A為取極大值時，i的取值；C為取中間值時，i的取值，與對應；D為取極小值時，i的取值，與對應；

第一獲取單元，用于基于所述第一約束條件、所述第二約束條件、所述第三約束條件、所述第四約束條件以及所述第五約束條件，求解所述目標函數，獲取所述決策變量的輸出數據；

第二獲取單元，用于基于所述決策變量的輸出數據，獲取微能源網系統中的設備配置參數。