[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

本發明公開了一種多能互補建筑能源系統及其儲能配置優化方法，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；本發明利用多種能源形式供應公共建筑中不同的負荷，形成能源的互補，儲能配置優化方法綜合考慮了蓄電池與水蓄能裝置的配置經濟性與運行經濟性，計算得到最優的蓄電池容量與水蓄能裝置容積，實現多能互補建筑能源系統生命周期的經濟最優。

技術領域

本發明涉及能源系統規劃技術領域，特別是涉及一種多能互補建筑能源系統及其儲能配置優化方法。

背景技術

建筑能耗的突出特點是用電量多、用能費用高，能源需求的峰谷差大，對電網的穩定運行帶來不利影響。

在建筑能源系統中使用儲能設備可以降低系統運行成本、實現削峰填谷。蓄電池作為一種電能存儲設備，可以消納具有波動性的可再生能源發電，可利用分時電價將電價高峰時段的電負荷轉移至電價低谷期，提高系統經濟性，實現總系統的削峰填谷，有利于電網穩定運行；但蓄電池投資維護成本較高，壽命較短、整體生命周期經濟性較差。

適用于地源熱泵空調系統的水蓄能裝置，利用水的溫差蓄能，可以將電價高峰期的冷、熱負荷轉移至電價低谷期，提高系統經濟性，可利用建筑物原有消防池等設施作為蓄水容器，投資維護成本低，使用壽命長；但水蓄能裝置只能轉移系統冷熱負荷，在非空調季無法使用，且對可再生能源發電無消納作用。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了一種多能互補建筑能源系統，在大型辦公建筑的能源系統中，同時引入蓄電池與水蓄能裝置，可發揮同時發揮兩種儲能方式的優勢，但需要合理選擇兩種儲能設備的容量配置，同時充分考慮兩種儲能設備的經濟運行方式，才能達到生命周期內的經濟性最優。

一種多能互補建筑能源系統,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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。

進一步的，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。