[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

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：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；依據輸入的參數，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；依據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；輸出求解結果，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。本發明可同時滿足冷、熱、電多種負荷的需要，顯著提高系統運行經濟性所得規劃方案可顯著降低綜合能源系統年綜合費用，實現多能互補，提高能源利用效率。

技術領域

本發明涉及一種綜合能源系統設備選型與容量規劃方法。特別是涉及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。

背景技術

隨著能源和環境問題越來越突出，如何提高能源利用效率并盡可能減少用能過程帶來的環境影響，已成為能源領域的重要課題。綜合能源系統集制冷、供熱和發電于一體，不僅可以通過能量的梯級利用提高一次能源利用率，而且在減少排放方面也表現出較大的優勢。因此，綜合能源系統已成為未來能源技術發展的重要方向，其規劃與運行更是研究熱點。

現有關于綜合能源系統設備選型及容量規劃的研究，一般通過長時間運行模擬選出使目標最優(如經濟性最好、排放最小等)的設備類型和容量組合。在設備類型方面，主要分為能源轉換設備和儲能設備。熱電聯供(combined heat and power，CHP)機組因可同時滿足熱需求和電需求，是重要的能源轉換設備；地源熱泵能源轉換效率高，并可根據實際需求選擇制冷或制熱；儲能設備可以在用電低谷時儲能，在用電高峰時供給負荷，具有良好的經濟性；分布式發電具有投資少、建設周期短、能源利用率高及環境污染小等優勢。

然而，對含儲能設備的綜合能源系統規劃研究比較少，缺少充分考慮多種能源轉換設備、分布式發電和冷、熱、電等多種能源相互耦合綜合能源系統的研究。在優化變量中，均未同時優選設備類型和優化設備容量，而是先確定設備類型，再進行容量優化。此外，現有研究對能源間的耦合性考慮不足，能源間的耦合性分析多集中于定性討論，缺乏定量分析，進而難以準確評價系統運行時由多能耦合帶來的互補效益。因此，急需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。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠合理確定綜合能源站規劃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。

本發明所采用的技術方案是：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，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。

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：