[發(fā)明專利]一種園區(qū)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化配置方法

有效

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• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112418479B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設計）人: 毛曉波;薛溟楓;潘湧濤;費彬;程恩林;孫國強;臧海祥;衛(wèi)志農;汪永軍
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司無錫供電分公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 肖繼軍;張紅蓮

本發(fā)明公布了一種園區(qū)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，本發(fā)明首先根據(jù)聚類方法，對園區(qū)的冷熱電負荷進行分析并且得出典型場景；以園區(qū)綜合能源系統(tǒng)年運行費用最低為目標建立考慮冷熱電負荷的優(yōu)化配置模型；模型中考慮供需能量平衡、冷/熱/電耦合以及設備安裝運行等多種因素，優(yōu)化變量為各設備容量以及典型場景內設備優(yōu)化調度值。算例分析表明，本發(fā)明所提方法合理可行，在保障系統(tǒng)運行安全性和可靠性的基礎上具有明顯的經濟性。

技術領域

發(fā)明屬于綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化運行領域，具體涉及一種園區(qū)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化配置方法。

背景技術

傳統(tǒng)能源系統(tǒng)隨著新能源比重不斷擴大，用戶能源需求越來越多元化，其基本特征正在發(fā)生變化，一方面，能源供給側的隨機性波動增多，可控性下降；另一方面，能源需求側的負荷種類更加多樣化，包括家用電器、電動汽車和電動機等，冷/熱/電耦合程度日益加深，導致需求波動也大不相同。如何平抑功率波動并保證供需能量平衡是亟待解決的問題。面向智慧城市的綜合能源系統(tǒng)(Integrated Energy System,IES)旨在通過開源和節(jié)流來實現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，目前已經成為一大研究熱點。

園區(qū)綜合能源系統(tǒng)考慮冷熱電能源之間的生產、轉換以及存儲。用戶可從屋頂光伏獲取電能，同時可與電網交換電能以及從外部輸入天然氣。能量生產部分一般包括屋頂光伏以及熱電聯(lián)產裝置(combined heating and power,CHP)等各種分布式發(fā)電、產熱裝置。該部分主要利用天然氣、太陽能等一次能源，生產用戶所需的電能和熱能。能量轉換部分一般包括電鍋爐、地源熱泵和電制冷機等。該部分將不同形式的能量進行轉換，使不同能流相互銜接，滿足用戶的多元能源需求。能量轉換一般遵循從高品位能向低品位能轉變的規(guī)律，電、熱、冷三種能量的品味逐次降低。所以，能量轉換單元的輸入一般為電和熱，而輸出一般為熱和冷。能量存儲單元一般包括蓄電池和蓄水罐等，分別儲電和儲熱/冷。該單元充分消納系統(tǒng)產能，實現(xiàn)能量的跨時段轉移，平衡負荷，削峰填谷。

IES主要由綜合能源設備和冷、熱、電管網組成，其中IES能否高效、經濟、環(huán)保地運行，取決于綜合能源系統(tǒng)的設備選型及容量規(guī)劃。綜合能源站規(guī)劃的基本思路是，首先根據(jù)園區(qū)負荷、可選設備類型、能源形式等要素，確定綜合能源系統(tǒng)的基本結構及設備與負荷間的連接關系；其次，針對不同的目標進行運行模擬，優(yōu)選出使目標最優(yōu)的綜合能源設備類型與容量配置的組合。

發(fā)明內容：

本發(fā)明提供一種園區(qū)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，圍繞包含電鍋爐、電制冷機組、地源熱泵、CHP機組以及出儲能的電、熱、氣耦合的IES，立足于解決IES中設備的選型以及對應容量的確定，提出了以年綜合費用最小為目標函數(shù)的優(yōu)化模型。充分考慮IES各種能源轉換設備的運行約束及功率平衡約束，采用混合整數(shù)線性規(guī)劃方法進行求解，最終得到設備選型結果和容量配置方案。以某IES園區(qū)為例，給出了綜合能源站設備選型和容量配置方案驗證了算法的準確性。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術方案：

一種園區(qū)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：采集園區(qū)內實際用戶冷熱電負荷數(shù)據(jù)、光伏發(fā)電量、峰谷電價、綜合能源設備投資成本、設備維護成本、設備能源轉化效率以及設備壽命，其中，所述綜合能源設備包括熱電聯(lián)產裝置、電鍋爐、熱泵、電制冷機以及儲能裝置；

步驟2：對所述步驟1中采集的實際用戶冷熱電負荷數(shù)據(jù)進行分析處理，即，對所述步驟1中采集的實際用戶冷熱電負荷數(shù)據(jù)進行聚類處理；

步驟3：分別建立園區(qū)內的所述電聯(lián)產裝置、電鍋爐、熱泵以及電制冷機的能耗模型；

步驟4：建立園區(qū)內儲能裝置的儲能模型；

步驟5：建立園區(qū)綜合能源系統(tǒng)運行年費用模型；

步驟6：分別對園區(qū)內所有綜合能源設備的冷熱電供需能量、安裝容量、園區(qū)內儲能裝置的充放能、和上級電網進行買賣電功率設定約束條件；