[发明专利]一种基于微电网的综合能源系统经济优化调度方法

权利要求书

1.一种基于微电网的综合能源系统经济优化调度方法，其特征是，该方法包括以下步骤：

(1)针对工厂中的能量生产设备、能量转换设备以及能量存储设备进行独立建模，搭建基于能源交换网的综合能源系统的供能结构；

(2)考虑冰蓄冷空调系统串联与并联两种工作模式，进一步完善综合能源系统经济优化调度模型，使优化模型更契合工程的实际需求；

(3)以运行维护成本、购电成本、燃料成本以及储能折旧成本构成的年运行费用最小为优化目标，考虑冷热电平衡约束、设备运行约束以及储能设备约束，对微电网进行优化调度，实现工厂的自趋优：

Min C_ATC＝C_OM+C_ES+C_BW+C_F

其中，C_OM指的是运行维护成本，C_ES指的是购电成本，C_BW指的是燃料成本，C_F指的是储能折旧成本；

其中，在步骤(1)中，所述综合能源系统的供能结构包括如下：

(a)燃气轮机

燃气轮机是冷热电联供系统中的核心设备，其电功率和回收的热功率：

式中:和分别为第i个燃气轮机在时段t输出的电功率和燃气消耗功率；λ_gas为天然气热值；表示余热锅炉输出的热功率；和分别为燃气轮机发电效率和余热锅炉热回收效率；

(b)燃气锅炉

式中：和分别为第i个燃气锅炉在时段t输出的热功率和燃气消耗速率；为燃气锅炉的供热效率；

(c)光伏机组

式中：为第i个光伏机组在时段t输出的电功率；为太阳能电池板效率；S为电池板面积；为第i个光伏机组单位面积光照强度；

(d)吸收式制冷机

式中：为第i个吸收式制冷机在时段t内的供冷功率；为吸收式制冷机的制冷效率；为第i个燃气轮机在时段t输出的热功率；

(e)热泵

式中：和分别为第i个热泵在时段t内的热功率和消耗的电功率；为热泵的供热效率；

(f)户用空调

电制冷/热户用空调利用制冷机，在消耗电能的情况下产生冷量或热量：

式中：和分别表示第i个户用空调在时段t内的制冷功率、热功率、制冷和制热消耗的电功率；和分别表示户用空调的制冷能效比和制热能效比；

(g)蓄热装置

式中：和分别表示第i个蓄热装置在时段t的蓄热量、蓄热功率与供热功率；为蓄热装置的自损耗系数；和分别表示蓄冷装置的蓄热效率和制热效率；t为时段数，T为单位时段长度，

(h)电池储能

式中：和分别表示第i个电池储能在时段t的储能量、充电功率与放电功率；为储能的自损耗系数；和分别表示储能的充电效率和放电效率；

在步骤(2)中，冰蓄冷空调在夜间用电低谷时进行制冷，利用蓄冷介质储存冷量，并在白天用电高峰时释放冷量，以满足工厂的供冷需求，按照制冷机和蓄冰设备的连接情况和工作模式，冰蓄冷空调系统可分为并联式和串联式两种，根据冰蓄冷空调系统串联与并联两种工作模式，进一步完善综合能源系统经济优化调度模型，使得优化后的调度模型更契合工程的实际需求，具体包括如下两个工作模式：

(i)基于双工况制冷机的并联式冰蓄冷空调：并联式冰蓄冷空调系统的制冷机与蓄冰槽在系统中处于并联位置，其中制冷机与蓄冰槽能联合供冷也能单独供应冷负荷，且制冷机能够同时制冰和供冷；

式中：和分别表示时段t第i个制冷机和蓄冰槽的制冷功率；和分别表示第i个制冷机和蓄冰槽的最大制冷功率；和分别表示时段t第i个制冷机和蓄冰槽的电功率；和分别表示第i个制冷机和蓄冰槽的最大电功率；和分别表示时段t第i个冰蓄冷空调系统总的电功率、最大电功率和制冷功率；T_melt表示处于融冰时段，T_ref表示处于蓄冰时段，T_melt和T_ref所在的公式表示蓄冰槽的蓄冰与融冰作业不可同时进行；表示制冷机的制冷能效比；和分别表示蓄冰槽的制冰能效比和融冰效率；和分别表示第i个蓄冰槽时段t+1和时段t的蓄冰容量；是蓄冰槽的自损耗系数；在(i)的工作模式下，冰蓄冷空调系统的具体控制变量为通过蓄冰槽和制冷机的循环乙二醇流量，蓄冰槽和制冷机的供冷量与循环乙二醇流量存在如下关系：

式中：和分别表示时段t通过蓄冰槽和制冷机的循环乙二醇流量；C_gly、ρ_gly和ΔT_gly分别为乙二醇溶液的比热容、液体密度和供回水温度差；为制冷机制冷效率；

(ii)基于双工况制冷机的串联式冰蓄冷空调：串联式冰蓄冷空调系统的制冷机和蓄冰槽在系统中处于串联位置，制冷机和蓄冰槽的冷量分配满足预设的比例关系，制冷机和蓄冰槽的冷量分配满足的比例关系主要体现在以下两个阶段：

(I)在蓄冰阶段，由制冷机生产冷量并存储在蓄冰槽中，此时蓄冰槽不参与制冷作业，制冷机参与制冷作业，蓄冰槽制冰功率和制冷机供冷功率关系如下：

式中：和分别为时段t蓄冰槽和制冷机进出口乙二醇的温度差；

(II)在供冷阶段，蓄冰槽和制冷机必须同时供冷，且两者的冷量分配满足预设的比例关系：

式中：ε_s.i为第i个冰蓄冷空调系统的冷量分配系数。