[发明专利]基于分布式清洁采暖的工业园区微网电热联合调度方法

权利要求书

1.一种基于分布式清洁采暖的工业园区微网电热联合调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立基于分布式采暖的园区微网整体架构，包括建筑级电热供应系统和园区级协同供电系统；所述的建筑级电热供应系统包括：空气源热泵、储热装置和屋顶光伏；所述的园区级协同供电系统包括：外部电网、配电线路和集中式光伏走廊；

2)构建工业园区微网仿真模型，包括：建筑热平衡模型、空气源热泵模型、储热设备模型；其中，

所述的建筑热平衡模型由下式表示：

Q₁(t)+Q₂(t)+Q₃(t)＝Q₄(t)+Q₅(t) (1)

式中，Q₁(t)为建筑围护结构散热功率；Q₂(t)为建筑门窗渗透散热功率；Q₃(t)为室内温升耗热；Q₄(t)为人体散热功率；Q₅(t)为建筑内采暖设备的散热功率；其中：

式中，N_i为房间不同围护结构内表面总数；F_k围护结构k内表面积，单位m²；α_k为围护结构k的对流换热系数，单位W/m²·℃；T_n(t)为t时刻室内计算温度，单位℃；T_w(t)为t时刻室外温度，单位℃；n表示室内；w表示室外；

Q₂(t)＝0.278×c_wm_w[T_n(t)-T_w(t)] (3)

式中，0.278为单位换算系数；c_w为室外空气比热，取1.004kJ/kg·℃；m_w为室外空气温度下的空气质量；

式中，c_n为室内空气比热；m_n室内空气温度下的空气质量；为室内空气温度变化率；

Q₄(t)＝3.8 (5)

Q₅(t)＝ηQ(t) (6)

式中，η为散热器出入口散热效率，取为0.9；Q(t)为t时刻热源设备输入的总制热功率；

所述的空气源热泵模型由下式表示：

Q＝0.0274T_w⁴+0.6868×T_w³-0.8241×T_w²+140.4T_w+8465.3 (7)

COP＝5×10^-6T_w⁴+0.0001T_w³-0.001T_w²+0.0596T_w+3.1984 (8)

式中，Q为空气源热泵的制热量；COP为制热性能系数，即空气源热泵的制热量与空气源热泵消耗电功率的比值；T_w(t)为t时刻室外温度，单位℃；

所述的储热设备模型表示为：

S_t-S_t-1＝Δt(Q_st(t)-Q_ex(t)-K_lossS_t) (9)

式中，S_t为储热设备在t时刻的剩余热量；K_loss为散热损失率，取1％/h；Q_st(t)、Q_ex(t)分别为热储能在t时刻的能量存储、释放功率；

3)构建工业园区微网日前经济调度模型，包括：目标函数、电功率平衡约束条件、室内温度约束条件、空气源热泵制热功率约束条件、储能容量约束条件、储能装置功率约束条件、光伏上网功率约束条件和电力潮流约束条件；其中，

所述的目标函数如下：

式中：F为电热能源供应运行收益；j为调度时段总数；C_S(t)为t时刻微网向用户售电收益；C_M(t)为t时刻微网送向外网的光伏售电收益；C_E(t)为t时刻从外部电网购电成本；

所述的电功率平衡约束条件表达式为：

P_PV(t)+P_EM(t)＝P_LD(t)+P_AR(t)+P_VM(t) (11)

式中，P_PV(t)为t时刻光伏发电功率；P_EM(t)为t时刻微网从上级电网购电功率；P_LD(t)为t时刻工业负荷耗电功率；P_AR(t)为t时刻空气源热泵电功率；P_VM(t)为因达到光伏上网限制功率而放弃上网的功率；

所述的室内温度约束条件为：

T_min≤T(t)≤T_max (12)

式中，T_min和T_max分别是满足室内温度舒适度的最低温度和最高温度；

4)提出基于遗传算法的微网调度求解方法，包括两个方面：个体筛选修正和遗传算法部分寻优；其中，

所述的个体筛选修正，包括对随机产生的个体首先进行空气源热泵功率和储热设备容量约束的判定，不满足约束条件的个体需要重新产生；符合约束条件的个体代入搭建的建筑热平衡模型计算下一时刻的室内温度，对于不符合室内温度约束条件的个体，需要重新产生该时刻的控制变量值来替换原始值；

所述的遗传算法寻优是经过选择、交叉、变异和保留精英，得到最优的运行方案，其中，选择是从群体中随机遍历，按照室内温度约束条件对群体中的所有个体进行排序，选取最优个体，为后续的交叉操作提供基础数据；交叉是将种群中的两个个体随机地交换基因，从而产生新的基因组合用于繁殖下一代的个体中；变异是通过局部的随机搜索，对群体中的个体上的基因值作变动，引进新的遗传基因和恢复已经失去的遗传基因；保留精英是对变异后的个体按照室内温度约束条件进行排序，选取最优个体作为最优运行方案。