[发明专利]一种园区能源互联网能源设备容量优化配置方法

说明书

本发明提供一种园区能源互联网能源设备容量优化配置方法。该方法具体步骤为：构建光伏出力和电/热/天然气负荷的多场景模型；建立能源设备容量优化上层模型，求解能源设备的最优配置容量；建立园区能源互联网运行优化下层模型，求解确定场景和确定能源设备容量下，园区能源互联网的最优运行方式；利用遗传算法求解上层模型，利用cplex求解器求解下层模型，得到能源设备的最优配置容量。本发明能够实现园区能源互联网配置和运行的联合优化，而且考虑了光伏出力和负荷的多场景，规划结果更符合实际。

技术领域

本发明涉及园区能源互联网的规划技术，特别涉及一种园区能源互联网能源设备容量优化配置方法。

背景技术

当前，化石能源日渐枯竭和环境污染日益严峻，能源结构面临转型升级的挑战。园区能源互联网靠近用户侧，集成可再生能源、可利用多种能源优势互补和提高能源利用效率，是实现能源可持续发展的有效途径。

园区能源互联网包含能源生产、转换和储存等能源设备，合理地配置其内部能源设备容量，具有十分重要的意义。园区能源互联网能源设备容量的优化配置，是在满足安全约束的前提下，采用不同目标，合理配置内部能源设备的安装容量。目前研究中，园区能源互联网的规划存在仅单独考虑供电系统的规划、使用单一场景进行规划和规划能源设备的种类少等不足。针对以上问题，本发明提供一种园区能源互联网能源设备容量优化配置方法，能够实现园区能源互联网配置和运行的联合优化，而且考虑了光伏出力和负荷的多场景，规划结果更符合实际。

发明内容

本发明的目的在于解决园区能源互联网容量配置问题，能够实现园区能源互联网配置和运行的联合优化。为实现上述目的，本发明提出一种园区能源互联网能源设备容量优化配置方法，包括以下步骤：

(1)构建光伏出力和电/热/天然气负荷的多场景模型；

(2)建立能源设备容量优化上层模型，求解能源设备的最优配置容量；

(3)建立园区能源互联网运行优化下层模型，求解确定场景和确定能源设备容量下，园区能源互联网的最优运行方式；

(4)利用遗传算法求解上层模型，利用cplex求解器求解下层模型，得到能源设备的最优配置容量。

所述的能源设备包括光伏、热电联产设备、燃气锅炉、电锅炉以及热储能设备。

所述的步骤(1)包括：

(1-1)根据全年光照小时数据，按春秋季、夏季和冬季三种季度情况分别进行K均值聚类，得到N_s个光照场景，N_s为设定值；

(1-2)根据光照场景和光伏出力模型得到N_s个光伏出力场景；

其中，β为光照强度，β^rated为光照强度额定值，E_PV为光伏出力，为光伏额定容量；

(1-3)按春秋季、夏季和冬季三种季度情况，确定电/热/天然气负荷典型日数据，与光伏出力场景进行组合，形成N_s个光伏出力和电/热/天然气负荷场景。

所述的步骤(2)的上层模型包括目标函数和约束条件；

所述上层模型的目标函数为年综合费用C₁最小化：

其中，为场景s下的运行费用，p^s场景s出现的概率；N_dec为能源设备总数，为第i个能源设备的安装容量，为第i个能源设备单位容量的安装成本，i的取值范围为1～N_dec；为第i个能源设备的年资金回收率，计算如下：