[发明专利]一种基于可转换自由度的综合能源系统规划方法

说明书

本发明公开一种基于可转换自由度的综合能源系统规划方法，引入可转换自由度用于描述综合能源系统能流的耦合程度，旨在平衡综合能源系统的可转换自由度和规划建设运行成本，包括：将综合能源系统的负荷需求划分冷、热、电三大类，分别建立以能流转换功率为核心的电、冷、热负荷平衡约束；确定综合能源系统的典型设备，并考虑不同综合能源系统设备的耦合关系，建立典型设备能流转换功率出力模型和约束条件；引入可转换自由度的定义和计算方法；构建包含可转换自由度的综合能源系统的规划优化目标函数，根据约束条件确定平衡综合能源系统可转换自由度和其优化规划运行的经济成本的最优解。

技术领域

本发明属于综合能源系统技术领域，具体涉及一种基于可转换自由度的综合能源系统规划方法。

背景技术

能源与环境问题作为人类生存和发展的重要决定因素，已经成为世界各国的关注焦点。关于如何提高现有能源利用率，实现可再生能源的大规模开发利用，世界各国对此进行深入研究。由于传统能源电冷气热的能源供给分属于不同的行业，分属于不同的公司管理运营，用于满足用户的电冷气热需求。行业壁垒的存在造成能源供应多头管理，重复投资，制约了综合能效的提高。随着能源和环境问题的日益严峻，为了提高能源的总体效率，适应信息管理扁平化、集约化的发展趋势，多类能源互补供能的综合能源系统应运而生，成为了新兴的发展方向。

目前，关于综合能源系统的规划优化研究已经得到了国内外学者的重视，并形成了一定的研究基础。但现有的研究多集中在使用单层网络或双层网络对综合能源系统典型设备的容量组装规划使其满足约束，对于如何刻画综合能源系统各能流之间的耦合程度及系统能流耦合的冗余容量，并将其用于综合能源系统规划运营和系统的扩建尚缺乏深入的研究。

本发明公开了一种基于可转换自由度的综合能源系统规划方法，首先构建以能流转换功率为核心的综合能源系统的电、冷、热负荷功率约束；然后以能流转换功率的形式对综合能源系统中包含的典型设备进行数学模型和约束函数的搭建；引入能流间的可转换自由度来描述综合能源系统中不同能流出力之间的耦合程度，将其归一化为整个系统的可转换自由度；将可转换自由度作为纳入综合能源系统的规划优化之中，求解平衡综合能源系统可转换自由度和系统规划运行成本的最优解，减少日后的系统的扩建成本。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于可转换自由度的综合能源系统规划方法，首先建立综合能源微网中各典型设备的能流转换功率出力模型及爬坡约束、储能模型、系统内的负荷平衡模型以及可再生光热发电的出力模型，然后引入用于描述综合能源能流冗余程度和优化空间的可转换自由度，建立以综合能源系统运行总成本最小为目标函数的可转换自由度综合能源优化规划模型，通过求解该模型即可求解可转换自由度与综合能源系统最佳规划方案，减少运行成本并为综合能源系统的扩建提供合适的冗余空间以减少扩建成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于可转换自由度的综合能源系统规划方法，包括：

步骤1，综合能源系统的负荷需求划分冷、热、电三大类，分别建立以能流转换功率为核心的电、冷、热负荷平衡约束；

步骤2，确定综合能源系统的典型设备，并考虑不同综合能源系统设备的耦合关系，建立综合能源系统中典型设备的能流转换功率出力模型和爬坡约束；

步骤3，引入可转换自由度的定义和计算方法；

步骤4，构建包含可转换自由度的综合能源系统的规划优化目标函数，根据约束条件确定平衡综合能源系统可转换自由度和其优化规划运行的经济成本的最优解。

优选地，步骤1进一步包括：建立以综合能源系统的能流转换功率为核心的负荷平衡约束模型，包括电负荷的平衡约束模型、热负荷的平衡约束模型、冷负荷的平衡约束模型。