[发明专利]冷热电联供微网系统的通用优化调度策略

说明书

技术领域

本发明属于冷热电联供微网系统优化调度领域，建立了以运行费用最小为目标的冷热电联供微网系统动态经济调度模型，可解决冷热电联供微网系统设备较多，耦合复杂，调度困难等问题。

背景技术

近年来，环境问题和能源问题日益严峻，激励着人们不断寻找更有效的方法合理利用能量。冷热电联供系统被认为是解决能源问题和环境问题的方案之一，受到广泛关注。

在一定的冷热电负荷下，系统可以有多种运行策略，目前，冷热电联供微网系统较为典型的运行策略为以热定电策略和以电定热策略。其中，以热定电策略优先满足系统对热能的需求，如果系统产生电能不足以满足系统电负荷，缺额将由向电网购电补充，但当系统产生多余的电能时，政策允许可以回售电网，否则将被废弃；以热定电策略优先满足系统对电能的需求，如果系统产生热能不足以满足系统热负荷需求，缺额将由锅炉发热补充，但当系统发出多余的热能时，将被蓄热装置存储或废弃。这两种典型的运行策略均为固定策略，仅适用于设备较少且设备固定的冷热电联供系统，通常系统中设备包含燃气发电机、燃气锅炉、余热锅炉、吸收式制冷机、电空调。然而，随着，技术的发展，冷热电联供系统设备越来越多，系统配置越来越复杂，单纯的以热定电，以电定热策略并不能满足多设备冷热电联供系统的优化调度。

目前，对CCHP系统的组成结构尚缺乏系统的理论支持，表1中归纳了实际工程中应用最为广泛的11种典型CCHP系统组成结构，其中，各符号代表的设备名称和所属类型如下表所示。

表1

表2

发明内容

本发明目的在于提出一种冷热电联供微网系统的通用优化调度策略，有效解决冷热电联供系统结构复杂，耦合复杂，调度困难的问题。本发明的技术方案如下：

一种冷热电联供微网系统的通用优化调度策略，按设备功能将冷热电联供微网系统设备分为3类：源、转换器和储能，其中源类设备指将天然气类一次能源及可再生能源转换为系统可用能量的发电或热设备，用于向微网提供能量；转换器指进行能量的单方向转换的设备，储能指用于能量存储的设备；按负荷类型，将负荷划分为类型；按不同能量在冷热电联供微网系统中的传递形式的不同划分能量母线，各类设备按其性质连接于不同母线之间和单条母线上。整个系统采用母线式结构，以母线功率平衡和设备运行约束为约束条件对冷热电联供微网系统建模，即每一条母线的输出应等于输入，各设备的输出和输入应在设备的额定运行范围之内，按照下列方法建立以运行费用最小为优化目标的动态经济调度模型并进行求解：

（1）根据不同冷热电联供微网选择的设备将其按设备类型分类，归类于源、转换器、储能中，将其连接于不同母线上。

（2）根据设备列写动态经济调度目标函数。

（3）根据系统能量平衡，列写每条母线的能量平衡方程式，若某能量母线上没有连接设备，则不列写。

（4）根据设备物理性能，列写设备运行约束，各设备均采用线性模型。

（5）利用混合整数线性规划算法求解上述方程，使用0-1混合整数线性规划的方法对动态经济调度模型求解，根据系统目标和输入约束精确的求解出系统最优目标值和各设备不同时段的输入或输出，得到各设备每时刻运行情况。

（6）最后根据上述计算的各设备出力，执行动态经济最优调度。

作为优选实施方式，源类设备包括燃气轮机、内燃机、微燃机联供发电单元以及燃气锅炉和光伏发电设备；转换器包括余热锅炉、冷暖机、换热转置、热泵和电制冷机设备；储能设备包括蓄热装置、蓄冷装置、蓄电装置；负荷分为电负荷、蒸汽负荷、热水负荷、冷负荷；所述的能量母线分为：电母线、烟气母线、蒸汽母线、热水母线、冷母线；运行费用包括向电网购电费用和燃料购买费用。

本发明的实质性特点是：将冷热电联供微网系统设备分为源、转换器、储能等3类，在微网不同能量形式传递介质的基础上提出能量母线的概念，以运行费用最小为优化目标建立了冷热电联供微网系统动态经济调度模型，以微网各能量母线功率平衡和设备运行约束作为约束条件，采用0-1混合整数线性规划算法求解动态经济调度问题。本发明可有效解决冷热电联供微网系统设备类型较多且耦合复杂，调度困难的问题。

附图说明

图1为本发明冷热电联供微网系统能量流动图；

图2为本发明典型CCHP系统的母线式结构图。

具体实施方式