[发明专利]一种考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统经济优化调度方法

说明书

本发明公开了一种考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统经济优化调度方法。该方法首先搭建考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统供能架构；以运行维护成本、购电成本、购热成本以及燃料成本构成的日运行费用最小为优化目标，基于冷热电功率平衡约束、设备物理约束和储能设备约束，建立考虑能量梯度利用的优化模型；对优化模型进行求解，得到工厂最优供能策略，实现工厂的自趋优调度。本发明考虑了冷热电多能耦合，实现了多种能源协同互补，引导用户制定合理的用能方案，提高了用户侧的用能效率，减少用户的用能成本；充分利用工厂中的循环余热，优化能量的梯级利用，可显著降低系统的日运行费用，较传统优化策略更贴近工程实际。

技术领域

本发明涉及一种考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统经济优化调度方法，属于综合能源及电力需求响应领域。

背景技术

能源是社会和经济发展的动力和基础。以智能电网为核心的能源系统革命在全世界范围内推动了电力系统的信息化和智能化。综合能源系统(integrated energy system,IES)是能源互联网的重要物理载体，是实现多能源互补、能量梯级利用等技术的关键。工业园区负荷需求量大、负荷类型多样，各种能量转换过程大多涉及热的利用。只有综合考虑能量的数量与品质两方面品质，才能对能量进行充分利用。因此有必要对工厂进行用能优化管理，实现能量梯度利用，提升工厂的经济效益和能源利用率。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统经济优化调度方法，该方法首先搭建考虑能源梯度利用的工厂综合能源系统的供能架构；以用户的日运行费用最小为目标，在冷热电平衡约束和设备多种设备约束的条件下，构建考虑工厂综合能源系统经济优化调度模型，通过调度各个设备的运行状态与出力，降低工厂的日运行费用；该方法可以应用在不同类型的工业园区综合能源系统中。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统经济优化调度方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：将热细分为高、中、低三种品位的热能，考虑其对口的温度利用区间及相应的利用技术，搭建考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统供能架构，该架构具体为：

工厂通过集中式电力母线与公共电力交换电力，采用“自发自用、余量上网”的运行机制，优先满足本地各类负荷需求，同时允许将富裕电量输送到配电系统；同时，工厂内部无燃气生产，与燃气公司之间只存在单向购买行为；工业用户可向园区内的大型热电联产(combined heat and power,CHP)购买工业用汽，以满足工厂的蒸汽负荷需求；微型燃气轮机通过天然气燃烧释放出的高品位热进行发电，排出的高温烟气通过余热锅炉加以利用，余热锅炉通常被布置成两级，第一级产生中品位热蒸汽供吸收式溴化锂制冷机进行制冷或制热，第二级产生低品位热供应热水；燃气锅炉通过天然气燃烧产生的高品位热蒸汽以及从园区CHP中购买的高品位蒸汽用于满足工厂内的蒸汽驱动设备需求；蒸汽驱动设备使用高品位热蒸汽后，对蒸汽进行回收利用，产生中品位热和低品位热蒸汽，同样用于吸收式溴化锂制冷机制冷/制热以及供应热水；在供冷/热系统中，户用空调可提供空间冷热负荷，作为空间冷热负荷的调峰设备使用；冰蓄冷装置在制冷量满足当前所需且电价较低时储存冷水，待需要时释放冷量；

步骤2：以运行维护成本、购电成本、购热成本以及燃料成本构成的日运行费用最小为优化目标，基于冷热电功率平衡约束、设备物理约束和储能设备约束，建立考虑能量梯度利用的优化模型；其中，热功率平衡约束如下：

a)高品位热平衡约束：

b)中品位热平衡约束：

c)低品位热平衡约束：