[發明專利]一種考慮儲能參與度的綜合能源微網儲能容量配置方法

有效

• 申請號: 201811240730.3
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109659927B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 馬世乾;項添春;王旭東;丁一;李國棟;崇志強;吳磊;郭悅;于建成;趙長偉;姚宗強;慈松;岳陽;王越;侯愷
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;國網天津市電力公司;國家電網有限公司;清華大學;天津大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/28;H02J3/32
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

1.一種考慮儲能參與度的綜合能源微網儲能容量配置方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、輸入待進行儲能容量配置工作的綜合能源微網的電負荷數據、熱負荷數據、光伏出力數據、內燃機機組額定功率的系統數據及參數，以及綜合能源微網的實時電價、優化收斂判斷閾值、污染處理價格、儲能容量優化配置工作考慮的時間長度的數據；

步驟2、根據步驟1中輸入的實時電價，生成儲能參與度；

步驟3、對綜合能源微網內的微型燃氣輪機和儲能裝置進行建模，建立考慮儲能參與度、保證可靠性并以經濟和環保為目標的綜合能源優化調度模型；

步驟4、選取n個儲能容量值，求解不同儲能容量下的綜合能源優化調度模型，得到不同儲能容量對應的系統購電成本、購氣成本、污染治理成本和儲能系統成本指標值；

步驟5、將不同儲能容量得到的指標值進行比較，選擇最優指標值，給出綜合能源系統儲能容量配置建議值；

所述步驟3的具體步驟包括：

(1)對微型燃氣輪機進行建模：

在對微型燃氣輪機進行數學建模前，需要做如下兩點假設：

①微型燃氣輪機、液化溴冷機的排煙溫度始終保持不變；

②微型燃氣輪機在標準大氣壓下處于滿負荷運行工況；

系統采用以熱定電的運行模式，電量不足時需要從電網購買；

則微型燃氣輪機消耗的天然氣量：

其中，λ代表參與運行的微型燃氣輪機的數量；P_e代表單臺微型燃氣輪機的額定功率，kW；Δt₁代表微型燃氣輪機的運行時間，h；η_e代表微型燃機輪機的發電效率；LHV_f是天然氣低位熱值(kWh)/m³；V_f代表Δt₁運行時間內微型燃氣輪機消耗的天然氣量，m³；

則微型燃氣輪機的排氣煙氣余熱量Q_e計算公式為：

其中，η₁代表微型燃氣輪機散熱損失系數；

制冷量：

Q_ec＝Q_eη_rec,cCOP_c

制熱量：

Q_eh＝Q_eη_rec,hCOP_h

其中，Q_ec代表微型燃氣輪機余熱能夠提供的制冷量，kW；η_rec代表煙氣余熱回收效率，制熱時煙氣余熱回收效率η_rec,c＝η_rec；COP_c代表溴冷機的制冷系數；V_fc代表制冷時補燃天然氣量，m³；Q_c代表用能系統的冷負荷；Δt_c代表制冷的運行時間；η_in是補充的天然氣的燃燒效率；Q_eh代表微型燃氣輪機煙氣余熱能夠提供的制熱量，kW；COP_h為溴冷機的制熱系數；V_fh制熱時補燃的天然氣量，m³；Q_h代表用能系統的熱負荷，kW；Δt_h代表制熱的運行時間，h；T₁、T₂分別代表余熱延期進出溴冷機的溫度，K；T₀為環境溫度，K；

(2)對儲能電池進行建模：

儲能電池充電時，t時段的荷電狀態可以表示為：

儲能放電時，t時段的荷電狀態可以表示為：

其中，S_oc(t)代表儲能電池在t時刻的荷電狀態；σ是儲能電池的自放電率參數；η_c是儲能電池的充電效率，η_d代表儲能電池的放電效率；P_ch,t是t時段的儲能充電功率；P_dis,t是t時段內儲能電池的放電功率；E_bat代表儲能電池的容量；

(3)優化問題的目標函數：

其中，N_t是仿真運行的總的時長；N_DG為分布式電源的個數；C_f(P_Gi,t)是分布式電源的運行成本，代表分布式光伏發電的運行成本，后同；C_OM(P_Gi,t)是分布式電源的維護成本；C_eav(P_Gi,t)是分布式電源的污染排放成本；其中的P_Gi,t為第i個光伏發電設備在t時段內的電功率；N_CHP代表系統中CHP機組的數量；C_gas代表天然氣價格；V_gas是熱電聯產機組補燃量；P_grid,t是在t時段向電網購電的電量；C_PP是向電網購電的價格；

(4)考慮儲能參與度，在使用粒子群-內點法對所建立的能源系統優化調度模型求解的過程中，將儲能參與度以內點法的罰函數項的形式加入到寫到優化問題的目標函數中：

其中，f(x)是原最優化問題的目標函數；p(x,r_k)是粒子群-內點算法構造的考慮儲能參與度的障礙函數；r_k是障礙因子；g_i(x)是i時段的儲能參與度所導致的懲罰成本；m是優化問題所考慮的時間段長度；

其約束條件為：

P_Gi,t,min≤P_Gi,t≤P_Gi,t,max

S_oc,min(t)≤S_oc(t)≤S_oc,max(t)

其中，P_ES,t為電儲能系統交換功率；P_CHPe,t為CHP機組輸出的電功率；P_Le,t為t時段電負荷總功率；P_Gi,t,min、P_Gi,t,max分別為第i個光伏發電設備在t時段內的允許電功率的最小值和最大值；S_oc,min(t)、S_oc,max(t)分別為儲能電池在t時刻允許荷電狀態的最小值和最大值。

2.根據權利要求1所述的一種考慮儲能參與度的綜合能源微網儲能容量配置方法，其特征在于：所述步驟2的具體方法為：

為考慮實時電價、峰谷電價的影響，利用下式描述實時電價下的儲能參與度的情況；

其中，g_i表示i時段的儲能參與度，用來描述儲能系統參與綜合能源系統能量轉換的能力，g_i值越大，表明i時段儲能參與綜合能源系統調峰能力越強；實時電價a_i表示i時段的實時電價；a_t表示t時段的實時電價。