[發明專利]工業企業微網的能源樞紐模型及其多能互補優化控制方法

有效

• 申請號: 201910600132.0
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110244568B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 周斌;鄧麗君;李文芳;馮廣;黎燦兵;游玫瑰
• 申請（專利權）人: 華翔翔能科技股份有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 長沙智勤知識產權代理事務所(普通合伙) 43254
• 代理人: 彭鳳琴

1.一種工業企業微網的能源樞紐模型及其多能互補優化控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

建立工業企業微網多能互補的能源樞紐模型，所述工業企業微網多能互補的能源樞紐模型包括多種能量轉換單元、蓄電池、配電網、供能單元和負載單元，所述多種能量轉換單元分別與所述供能單元和所述負載單元相連，所述供能單元用于向多種能量轉換單元輸入電能、熱能、煤炭和天然氣，所述負載單元包括高品位蒸汽熱負荷、中品位蒸汽熱負荷、低品位蒸汽熱負荷和電負荷，所述配電網分別與所述供能單元、所述電負荷和所述蓄電池相連；所述多種能量轉換單元包括熱電聯產系統、工業鍋爐、電鍋爐、廢熱鍋爐、汽輪機、低溫余熱發電系統、減溫減壓器和蒸汽驅動設備，電能由外部大電網、風力發電、光伏發電、煤炭及天然氣通過能量轉換單元產生，熱能由光熱系統、煤炭及天然氣通過能量轉換單元產生，所述高品位蒸汽熱負荷為工業企業煉鋼煉油所需熱負荷，所述中品位蒸汽熱負荷為工業生產所需熱負荷，所述低品位蒸汽熱負荷為生產生活所需熱負荷；

基于所述工業企業微網多能互補的能源樞紐模型建立電-高品位蒸汽-中品位蒸汽-低品位蒸汽之間的耦合矩陣；

建立工業企業微網的數學模型，其中，所述數學模型包括目標函數和約束條件，所述約束條件包括功率平衡約束、儲能系統約束、設備運行約束、電網聯絡線功率約束；

利用YALMIP優化工具箱對所述數學模型進行求解；

利用基于狀態變量的方法將所述電-高品位蒸汽-中品位蒸汽-低品位蒸汽之間的耦合矩陣進行處理，得到如下式的線性系統：

其中，S_B為電鍋爐的中品位蒸汽熱能輸出，P_ST為汽輪機的電能輸出，D_LV為減溫減壓器的中品位蒸汽熱能輸出，D_SD為蒸汽驅動設備的低品位蒸汽熱能輸出，F_coal,CHP和F_coal,IB分別為CHP系統和工業鍋爐所需要的煤炭量，h_ele為電能熱值；

所述電-高品位蒸汽-中品位蒸汽-低品位蒸汽之間的耦合矩陣通過下式表示：

其中，P_G為外部電網輸送的電能,P_WT、P_pve和P_pvh分別為風電出力、光電出力和光熱出力，V_GS、F_coal分別為輸入的天然氣量、煤炭量，P_BES為蓄電池儲存的電能，Q_FR、D_YR分別為生產裝置中工藝過程中的高溫煙氣余熱、副產的中壓蒸汽，L_e、和分別為電負荷、低品位蒸汽熱負荷、中品位蒸汽熱負荷和高品位蒸汽熱負荷需求，η_T、η_B、η_SD、η_LV、η_IB、η_FR和η_YR分別為變壓器、電鍋爐、蒸汽驅動設備、減溫減壓器、工業鍋爐、廢熱鍋爐和低溫余熱發電裝置的轉換效率，η_e,ST、η_h,ST分別為汽輪機的電、中品位蒸汽熱的轉換效率，η_ge,CHP、η_gh,CHP、η_ce,CHP和η_ch,CHP分別為天然氣、煤炭經熱電聯產系統轉換成電、中品位蒸汽熱的效率，v_B、v_SD、v_CHP、v_IB、v_ST、v_LV、v_e、v_S3、v_S2、v_S1分別為輸入能量對電鍋爐、蒸汽驅動設備、熱電聯產系統、工業鍋爐、汽輪機、減溫減壓器、電負荷、低品位蒸汽負荷、中品位蒸汽負荷和高品位蒸汽負荷的分配因子，f_WT、f_pve和f_pvh分別為風力發電機組電能轉換效率、太陽能光電機組電能轉換效率和太陽能光熱機組低品位蒸汽熱能轉換效率，q_g、q_c分別為天然氣、煤炭的熱值；

所述目標函數通過下式表示；

min C＝C₁+C₂+C₃+C₄+C₅-C₆，

其中，minC為工業企業日運行最小成本，C₁為燃料成本，C₂為工業企業微網與外部大電網的交互成本，C₃為設備運行維護成本，C₄為設備折舊成本，C₅為環境成本，C₆為工業企業微網風光可再生能源發電所獲補貼成本。