[發明專利]考慮多種儲能設備的綜合能源站設備選型與容量規劃方法

在審

• 申請號: 201811637550.9
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109783909A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 王成山;李程;李鵬;宋關羽;于浩;趙金利
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

1.一種考慮多種儲能設備的綜合能源站設備選型與容量規劃方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)根據園區綜合能源系統待選的設備種類及能源形式，輸入能源轉換及儲能設備參數，包括各個設備單位容量的初始投資成本、維護費用及轉化效率，輸入電價、天然氣價格以及園區內冷、熱、電負荷的年運行數據，輸入光照強度和風速的歷史數據；

2)依據步驟1)中的輸入的參數，建立考慮多種儲能設備的綜合能源站設備選型與容量規劃模型，包括以系統年綜合費用最小為目標函數，考慮各種能源轉換設備模型、分布式發電模型及儲能模型的運行約束，以及綜合能源系統內電、熱、冷功率平衡約束；

3)依據步驟2)得到的綜合能源站設備選型與容量規劃模型，基于園區內電、熱、冷負荷和光照強度、風速歷史數據，采用混合整數線性規劃方法進行求解；

4)輸出步驟3)的求解結果，包括設備選型和容量規劃方案，以及系統年綜合費用、電/氣年消耗量。

2.根據權利要求1所述的考慮多種儲能設備的綜合能源站設備選型與容量規劃方法，其特征在于，步驟2)所述的各種能源轉換設備模型、分布式發電模型及儲能模型的運行約束，包括：

(2.1)電鍋爐規劃模型及約束：

式中，是t時刻電鍋爐的熱功率，是t時刻電鍋爐輸入端電功率，η^EB是電-熱轉化效率，p^EB是電鍋爐最小規劃單元，x^EB是電鍋爐對應最小規劃單元的數量；

(2.2)電制冷機組規劃模型及約束：

式中，是t時刻電制冷機組的冷功率，是t時刻電制冷機組輸入端電功率，E^AC是能效比，p^AC是電制冷機組最小規劃單元，x^AC是電制冷機組對應最小規劃單元的數量；

(2.3)熱電聯供機組規劃模型及約束：

式中，是t時刻熱電聯供機組的熱功率，是t時刻熱電聯供機組的電功率，和分別是氣-熱轉化效率和氣-電轉化效率，是t時刻熱電聯供機組輸入天然氣量，q是天然氣熱值，p^CHP是熱電聯供機組最小規劃單元，x^CHP是熱電聯供機組對應最小規劃單元的數量；

(2.4)地源熱泵規劃模型及約束：

式中，是t時刻地源熱泵的熱功率，是t時刻地源熱泵的冷功率，是t時刻地源熱泵輸入端電功率，是電制熱能效比，是電制冷能效比，p^CAP，HP是地源熱泵最小規劃單元，x^HP是地源熱泵對應最小規劃單元的數量；

(2.5)熱儲能規劃模型及約束

式中，是t時刻熱儲能儲存的熱量，是熱儲能初始儲存的熱量，是熱儲能最終儲存的熱量，η^HS是熱儲能損失系數，是t時刻熱儲能的儲熱功率，是儲熱效率，是儲熱功率上限，是t時刻熱儲能的放熱功率，是放熱效率，是放熱功率上限，Δt為時間間隔，和分別為儲/放熱標志位，p^HS是熱儲能的最小規劃單元，x^HS是熱儲能對應最小規劃單元的數量；

(2.6)電儲能規劃模型及約束

SOC_min≤SOC_t≤SOC_max

式中，是t時刻電儲能儲存的電能，η^ES是電儲能損失系數，是t時刻電儲能的充電功率，是充電效率，是充電功率上限，是t時刻電儲能的放電功率，是放電效率，是放電功率上限，和分別為充/放電標志位，p^ES是電儲能的最小規劃單元，x^ES是電儲能對應最小規劃單元的數量，是電儲能初始儲存的熱量，是電儲能最終儲存的熱量，SOC_t是t時刻電儲能的荷電狀態，SOC_min是電儲能荷電狀態的運行下限，SOC_max是電儲能荷電狀態的運行上限；

(2.7)逆變器規劃模型及約束

式中，p^CON是逆變器的最小規劃單元，x^CON是逆變器對應最小規劃單元的數量；

(2.8)光伏規劃模型及約束

式中，是t時刻光伏的電功率，I_t是t時刻光照強度，I^R是額定光照強度，p^PV是光伏的最小規劃單元，x^PV是光伏對應最小規劃單元的數量；

(2.9)風機規劃模型及約束

式中，是t時刻風機的電功率，v是t時刻風速，vⁱⁿ是切入風速，v^r是額定風速，v^out是切出風速，p^WT是風機的最小規劃單元，x^WT是風機對應最小規劃單元的數量。

3.根據權利要求1所述的考慮多種儲能設備的綜合能源站設備選型與容量規劃方法，其特征在于，步驟2)所述的綜合能源系統內電、熱、冷功率平衡約束為

(2.10)電功率平衡約束：

式中，是t時刻的電負荷，是t時刻從外部電網購電功率，是t時刻熱電聯供機組的電功率，是t時刻電儲能的放電功率，是t時刻光伏的電功率，是t時刻風機的電功率，是t時刻電鍋爐輸入端電功率，是t時刻電制冷機組輸入端電功率，是t時刻地源熱泵輸入端電功率，是t時刻電儲能的充電功率；

(2.11)熱功率平衡約束：

式中，是t時刻的熱負荷，是t時刻電鍋爐的熱功率，是t時刻熱電聯供機組的熱功率，是t時刻熱儲能的放熱功率，是t時刻地源熱泵的熱功率，是t時刻熱儲能的儲熱功率；

(2.12)冷功率平衡約束：

式中，是t時刻的冷負荷，是t時刻電制冷機組的冷功率，是t時刻地源熱泵的冷功率。