[發明專利]一種多能互補建筑能源系統及其儲能配置優化方法

在審

• 申請號: 201810060708.4
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN110070198A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 李歧強;朱倩雯
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.一種多能互補建筑能源系統，其特征是，包括：

供電單元，所述供電單元為光伏發電系統與市政電網系統；

制冷采暖設備，所述制冷采暖設備為地源熱泵空調系統；

儲能設備，所述儲能設備包括蓄電池與水蓄能裝置；

終端負荷，所述終端負荷包括電負荷、夏季冷負荷和冬季熱負荷；

所述夏季冷負荷和冬季熱負荷所需能量通過地源熱泵空調系統利用電能與地熱能產生；

所述蓄電池存蓄來自光伏發電和電網的電能，向用電設備供電；所述水蓄能裝置存蓄地源熱泵制備的冷水或熱水，向冷負荷供冷或向熱負荷供熱，地源熱泵空調系統和水蓄能裝置同時向冷負荷或熱負荷供能。

2.如權利要求1所述的一種多能互補建筑能源系統，其特征是，所述光伏發電系統通過光伏系統采集器采集數據并通過調度分配器傳輸至數據庫服務器，所述數據庫服務器分別與Web服務器及優化調度服務器通信，所述Web服務器分別與PC客戶端及移動客戶端通信，所述優化調度服務器通過讀取數據庫中的實時數據，使用基于日前調度與實時調整結合的運行優化模型，滾動求解得到下一時刻的調度信號，通過調度分配器傳遞給各能源設備的控制器，控制器產生控制信號傳遞給各能源設備。

3.如權利要求2所述的一種多能互補建筑能源系統，其特征是，所述運行優化模型為儲能優化配置模型的下層優化運行模型，所述下層優化運行模型以多能互補建筑能源系統全年運行成本最小為目標，考慮蓄電池的充放電運行過程對其壽命的影響，運行成本包含建筑能源系統全年運行的購電成本和蓄電池折算到每日的折舊成本，決策變量為系統中各設備的全年運行計劃。

4.如權利要求1所述的一種多能互補建筑能源系統，其特征是，所述供電單元中光伏發電系統與市政電網系統采用擇一的方式或者兩者并用的方式對用電設備進行供電。

5.如權利要求1所述的一種多能互補建筑能源系統，其特征是，所述多能互補建筑能源系統應用于負荷間斷型建筑，所述負荷間斷型建筑白天電負荷與冷/熱負荷相對穩定，夜間除了有部分應急設備存在少量電負荷，無冷/熱負荷存在。

6.基于權利要求1-5任一所述的一種多能互補建筑能源系統的儲能配置優化方法，其特征是，建立雙層優化模型，包括：

建立上層儲能優化配置模型，以建筑能源系統儲能設備等年值成本最低為優化目標，包括儲能設備等年值初始投資成本、全年購電成本、儲能設備年均運行維護成本、儲能設備重置成本等年值；以蓄電池容量、水蓄能裝置容積為決策變量；

建立下層系統優化運行模型，以多能互補建筑能源系統全年運行成本最小為目標，考慮蓄電池的充放電運行過程對其壽命的影響，運行成本包含建筑能源系統全年運行的購電成本和蓄電池折算到每日的折舊成本，決策變量為系統中各設備的全年運行計劃；

求解雙層優化模型：使用啟發式搜索算法求解上層儲能優化配置模型，求解下層系統優化運行模型的混合整數線性規劃，并返回上層儲能優化配置模型作為適應度值，迭代進化得到蓄電池與水蓄能裝置的最優容量。

7.如權利要求6所述的一種多能互補建筑能源系統儲能配置優化方法，其特征是，所述上層儲能優化配置模型中約束條件為儲能設備容量限制約束。

8.如權利要求6所述的一種多能互補建筑能源系統儲能配置優化方法，其特征是，所述下層系統優化運行模型中主要約束條件包括：電能平衡約束，供冷供熱大于冷熱負荷約束，防止谷期電負荷劇烈波動約束，蓄電池充放電功率約束，地源熱泵空調運行約束，水蓄能裝置蓄釋能量約束，水蓄能裝置工作時間約束。對于約束條件中的非線性函數，使用分段線性化方法轉化為線性約束。