[發明專利]一種多能互補冷熱電聯供微電網框架及其建模方法

在審

• 申請號: 202011324828.4
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112329259A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 梁建權;王盼寶;譚嶺玲;張健;孫巍;李琳;趙雷雷;王衛
• 申請（專利權）人: 國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院;哈爾濱工業大學;黑龍江省工業技術研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/06;G06F119/08
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

1.一種多能互補冷熱電聯供微電網框架，其特征是：所述框架包括光氫儲微電網和天然氣冷熱電聯供系統，所述光氫儲微電網包括光伏發電、蓄電池儲能系統和氫能發電系統；天然氣冷熱電聯供系統包括燃氣機、余熱鍋爐、溴化鋰吸收式制冷機、燃氣鍋爐、電制冷機和蓄熱槽；

光伏發電系統滿足微電網內電負荷需求，蓄電池儲能系統、燃料電池或者燃氣發電機補充負荷不足部分，當有剩余能量時則通過蓄電池儲能系統充電存儲或電制氫存儲；

通過電制冷機消耗電能制冷，燃氣輪機消耗天然氣發電，產生的余熱供熱，同時通過溴化鋰制冷機來供冷，燃氣鍋爐消耗天然氣供熱，蓄熱槽進行熱量的儲存和釋放。

2.根據權利要求1所述的一種多能互補冷熱電聯供微電網框架，其特征是：所述燃氣機采用美國頂石集團的C65型微燃機。

3.一種多能互補冷熱電聯供微電網建模方法，所述方法基于如權利要求1所述的一種多能互補冷熱電聯供微電網框架，其特征是：根據光照強度、環境溫度和無風條件，確定最大輸出功率，建立光伏發電模型；

根據t-1時刻的荷電狀態、[t-1，t]時段的充放電狀態以及自然狀態下的自放電量，確定在t時刻的荷電狀態，建立蓄電池儲能系統模型；

在多能互補冷熱電聯供微電網框架中，燃氣機連接著蓄電池儲能系統和冷熱電聯供系統，建立燃氣機模型優化多能互補冷熱電聯供微電網框架；

燃氣鍋爐通過燃燒天然氣將化學能轉化為熱能，建立燃氣鍋爐模型；

電制冷機是與吸收式制冷機組成混合制冷系統，共同提高冷熱電聯供系統的運行效率，同時電制冷機還作為冷負荷的調峰設備使用，建立電制冷機模型；

蓄熱槽平抑可再生能源的間歇性和波動性，同時對冷熱電負荷起到削峰填谷，緩解冷熱電三種能量之間的耦合，在采用分時電價的情況下，建立蓄熱槽模型。

4.根據權利要求3所述的一種多能互補冷熱電聯供微電網建模方法，其特征是：對于準穩態的光伏出力，根據當前標準測試條件下，標準光照強度、環境溫度25℃、無風的環境條件下的最大輸出功率，結合當前環境溫度及光照強度進行估算，建立光伏發電模型，通過下式表示光伏發電模型：

其中，P_STC為標準測試條件下光伏電池的最大輸出功率；P_PV為實際輸出功率；G_STC為標準條件下光伏電池的最大光照強度；G_C為光伏電池的實際光照強度；功率溫度系數k取值為-0.0047/℃；T_C和T_STC分別為光伏電池溫度和參考溫度，T_STC為25℃。

5.根據權利要求3所述的一種多能互補冷熱電聯供微電網建模方法，其特征是：考慮到單一電儲能的短期儲能特性，引入清潔環保的長期儲能-氫能儲能系統，進而形成兼顧功率、能量的多需求混合儲能系統，采用電解水制氫，當可再生能源發電量過多且蓄電池容量達到上限時，電解槽將多余電量通過電解水制氫，存儲在儲氫罐中作為后備能源，電解槽將電能轉化為化學能的裝置，建立氫能發電系統模型，通過下式表示氫能發電系統模型：

G_P2G＝η_P2GP_P2G/GHV

其中，G_P2G為P2G裝置產生的氫氣量；P_P2G為P2G裝置消耗的電功率；η_P2G為P2G裝置的能量轉化效率，GHV為固定高熱值。

6.根據權利要求3所述的一種多能互補冷熱電聯供微電網建模方法，其特征是：蓄電池的充放電是一個動態過程，在t時刻的荷電狀態，取決于t-1時刻的荷電狀態、[t-1，t]時段的充放電狀態以及自然狀態下的自放電量，通過下式建立蓄電池儲能系統模型：

其中，SOC(t)為t時刻蓄電池的荷電狀態；P_c(t)為t時段蓄電池的充電功率；P_d(t)為t時段蓄電池的放電功率；η_c和η_d分別為蓄電池的充、放電效率；σ為蓄電池的自放電率；E_bat為表示電池的額定儲能；Δt為調度時間間隔。