[发明专利]一种多能互补建筑能源系统及其储能配置优化方法

权利要求书

1.一种多能互补建筑能源系统，其特征是，包括：

供电单元，所述供电单元为光伏发电系统与市政电网系统；

制冷采暖设备，所述制冷采暖设备为地源热泵空调系统；

储能设备，所述储能设备包括蓄电池与水蓄能装置；

终端负荷，所述终端负荷包括电负荷、夏季冷负荷和冬季热负荷；

所述夏季冷负荷和冬季热负荷所需能量通过地源热泵空调系统利用电能与地热能产生；

所述蓄电池存蓄来自光伏发电和电网的电能，向用电设备供电；所述水蓄能装置存蓄地源热泵制备的冷水或热水，向冷负荷供冷或向热负荷供热，地源热泵空调系统和水蓄能装置同时向冷负荷或热负荷供能。

2.如权利要求1所述的一种多能互补建筑能源系统，其特征是，所述光伏发电系统通过光伏系统采集器采集数据并通过调度分配器传输至数据库服务器，所述数据库服务器分别与Web服务器及优化调度服务器通信，所述Web服务器分别与PC客户端及移动客户端通信，所述优化调度服务器通过读取数据库中的实时数据，使用基于日前调度与实时调整结合的运行优化模型，滚动求解得到下一时刻的调度信号，通过调度分配器传递给各能源设备的控制器，控制器产生控制信号传递给各能源设备。

3.如权利要求2所述的一种多能互补建筑能源系统，其特征是，所述运行优化模型为储能优化配置模型的下层优化运行模型，所述下层优化运行模型以多能互补建筑能源系统全年运行成本最小为目标，考虑蓄电池的充放电运行过程对其寿命的影响，运行成本包含建筑能源系统全年运行的购电成本和蓄电池折算到每日的折旧成本，决策变量为系统中各设备的全年运行计划。

4.如权利要求1所述的一种多能互补建筑能源系统，其特征是，所述供电单元中光伏发电系统与市政电网系统采用择一的方式或者两者并用的方式对用电设备进行供电。

5.如权利要求1所述的一种多能互补建筑能源系统，其特征是，所述多能互补建筑能源系统应用于负荷间断型建筑，所述负荷间断型建筑白天电负荷与冷/热负荷相对稳定，夜间除了有部分应急设备存在少量电负荷，无冷/热负荷存在。

6.基于权利要求1-5任一所述的一种多能互补建筑能源系统的储能配置优化方法，其特征是，建立双层优化模型，包括：

建立上层储能优化配置模型，以建筑能源系统储能设备等年值成本最低为优化目标，包括储能设备等年值初始投资成本、全年购电成本、储能设备年均运行维护成本、储能设备重置成本等年值；以蓄电池容量、水蓄能装置容积为决策变量；

建立下层系统优化运行模型，以多能互补建筑能源系统全年运行成本最小为目标，考虑蓄电池的充放电运行过程对其寿命的影响，运行成本包含建筑能源系统全年运行的购电成本和蓄电池折算到每日的折旧成本，决策变量为系统中各设备的全年运行计划；

求解双层优化模型：使用启发式搜索算法求解上层储能优化配置模型，求解下层系统优化运行模型的混合整数线性规划，并返回上层储能优化配置模型作为适应度值，迭代进化得到蓄电池与水蓄能装置的最优容量。

7.如权利要求6所述的一种多能互补建筑能源系统储能配置优化方法，其特征是，所述上层储能优化配置模型中约束条件为储能设备容量限制约束。

8.如权利要求6所述的一种多能互补建筑能源系统储能配置优化方法，其特征是，所述下层系统优化运行模型中主要约束条件包括：电能平衡约束，供冷供热大于冷热负荷约束，防止谷期电负荷剧烈波动约束，蓄电池充放电功率约束，地源热泵空调运行约束，水蓄能装置蓄释能量约束，水蓄能装置工作时间约束。对于约束条件中的非线性函数，使用分段线性化方法转化为线性约束。