[發(fā)明專利]一種多能互補(bǔ)冷熱電聯(lián)供微電網(wǎng)框架及其建模方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011324828.4
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN112329259A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁建權(quán);王盼寶;譚嶺玲;張健;孫巍;李琳;趙雷雷;王衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院;哈爾濱工業(yè)大學(xué);黑龍江省工業(yè)技術(shù)研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/06;G06F119/08
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

本發(fā)明是一種多能互補(bǔ)冷熱電聯(lián)供微電網(wǎng)框架及其建模方法。本發(fā)明涉及多能互補(bǔ)冷熱電聯(lián)供微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明在多能互補(bǔ)型微電網(wǎng)是將各種供能設(shè)備、負(fù)荷、能量轉(zhuǎn)換裝置以及冷熱電儲(chǔ)能裝置等匯集在一起的配備保護(hù)裝置的綜合能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，基于微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制和管理，可自主選擇，與大電網(wǎng)互為備用，為區(qū)域中的用冷/熱/電負(fù)荷提供能源，滿足其供能需求，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的可靠、經(jīng)濟(jì)供能。多能互補(bǔ)型微電網(wǎng)能夠同時(shí)供應(yīng)冷、熱、電等多種能源，且不同能源之間可相互轉(zhuǎn)換或者梯級(jí)利用，最大程度提高區(qū)域內(nèi)的能源利用效率。與傳統(tǒng)微電網(wǎng)的供能方式相比，多能互補(bǔ)型微電網(wǎng)優(yōu)勢明顯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多能互補(bǔ)冷熱電聯(lián)供微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，是一種多能互補(bǔ)冷熱電聯(lián)供微電網(wǎng)框架及其建模方法。

背景技術(shù)

在國內(nèi)，很多機(jī)構(gòu)就多能源互補(bǔ)問題也已經(jīng)開展了很多年的研究，1982年提出了太陽能的能量轉(zhuǎn)換裝置、風(fēng)能發(fā)電機(jī)，此后，對風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的研究就進(jìn)入了成熟階段。2004年華能南澳54MW的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電廠成功地并入電網(wǎng)，成為第一個(gè)在中國正式參與商業(yè)化運(yùn)行的風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)。

但在運(yùn)行微電網(wǎng)示范平臺(tái)時(shí)，逐漸發(fā)現(xiàn)微電網(wǎng)存在分布式電源能量密度低、輸出功率不穩(wěn)定和棄風(fēng)、棄電嚴(yán)重等問題。由此提出了利用傳統(tǒng)化石能源和分布式能源結(jié)合，采用多種能量形式相結(jié)合的方式，建立梯形能量結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增加系統(tǒng)的消納能力，提高能源滲透率，適應(yīng)可再生能源的開發(fā)利用并優(yōu)化各類能源的統(tǒng)籌分配以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。隨著工業(yè)生產(chǎn)和居民用戶的能源需求日趨多樣，供能設(shè)備和形式向著高品位、低成本的方向發(fā)展，供能能源的革新促使能源系統(tǒng)間的進(jìn)一步耦合，使得綜合能源系統(tǒng)從理論概念逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N有效的能源整合手段。區(qū)域綜合能源系統(tǒng)涉及能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換與協(xié)調(diào)，其核心是實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。

由于不同能源系統(tǒng)間發(fā)展的差異，供能往往都是單獨(dú)規(guī)劃、單獨(dú)設(shè)計(jì)、獨(dú)立運(yùn)行，彼此間缺乏協(xié)調(diào)，由此造成了能源利用率低、供能系統(tǒng)整體安全性和自愈能力不強(qiáng)等問題。冷熱電聯(lián)供通常以天然氣、沼氣、汽油、柴油等為主要燃料帶動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)、微燃機(jī)或內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)等燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備發(fā)電，供應(yīng)用戶電力需求，通過余熱鍋爐或者余熱直燃機(jī)等余熱回收利用設(shè)備回收系統(tǒng)發(fā)電后排出的余熱，向用戶供熱、供冷，極大地提高了系統(tǒng)的一次能源利用率，實(shí)現(xiàn)了能源的梯級(jí)利用，是分布式能源發(fā)展的重要方向，已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

因此，多能互補(bǔ)微電網(wǎng)同時(shí)具有風(fēng)光儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)(微電網(wǎng))與冷熱電互聯(lián)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，既可以充分消納可再生能源，又可以充分利用性價(jià)比高的天然氣能源實(shí)現(xiàn)能源的梯次利用，最終滿足多種負(fù)荷的用能，但其方案設(shè)計(jì)與建模方法目前研究尚處于起步階段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的可靠、經(jīng)濟(jì)供能問題，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：一種多能互補(bǔ)冷熱電聯(lián)供微電網(wǎng)框架及其建模方法，具體為：

一種多能互補(bǔ)冷熱電聯(lián)供微電網(wǎng)框架，所述框架包括光氫儲(chǔ)微電網(wǎng)和天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，所述光氫儲(chǔ)微電網(wǎng)包括光伏發(fā)電、蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和氫能發(fā)電系統(tǒng)；天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)包括燃?xì)鈾C(jī)、余熱鍋爐、溴化鋰吸收式制冷機(jī)、燃?xì)忮仩t、電制冷機(jī)和蓄熱槽；

光伏發(fā)電系統(tǒng)滿足微電網(wǎng)內(nèi)電負(fù)荷需求，蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、燃料電池或者燃?xì)獍l(fā)電機(jī)補(bǔ)充負(fù)荷不足部分，當(dāng)有剩余能量時(shí)則通過蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充電存儲(chǔ)或電制氫存儲(chǔ)；

通過電制冷機(jī)消耗電能制冷，燃?xì)廨啓C(jī)消耗天然氣發(fā)電，產(chǎn)生的余熱供熱，同時(shí)通過溴化鋰制冷機(jī)來供冷，燃?xì)忮仩t消耗天然氣供熱，蓄熱槽進(jìn)行熱量的儲(chǔ)存和釋放。

優(yōu)選地，所述燃?xì)鈾C(jī)采用美國頂石集團(tuán)的C65型微燃機(jī)。

一種多能互補(bǔ)冷熱電聯(lián)供微電網(wǎng)建模方法，根據(jù)光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度和無風(fēng)條件，確定最大輸出功率，建立光伏發(fā)電模型；

根據(jù)t-1時(shí)刻的荷電狀態(tài)、[t-1，t]時(shí)段的充放電狀態(tài)以及自然狀態(tài)下的自放電量，確定在t時(shí)刻的荷電狀態(tài)，建立蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)模型；