[发明专利]计及生产工艺系统约束的海上微能系统优化调度方法

权利要求书

1.计及生产工艺系统约束的海上微能系统优化调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1、对于给定的电-气混合储能的海上微能系统，分析其能量物质流动关系，建立该系统的单向无环能量物质流模型；

步骤2、确定各个单元的能量转换效率，涉及物质生产与消耗的单元采用分析法，确定其物质转换系数与增量；

步骤3、建立整个系统的能量物质耦合矩阵，基于EH模型、通过能量物质耦合矩阵建立系统的能量物质平衡方程，具体的：根据所建立的系统能量物质流模型，从调度因子出发处理非线性问题；以矢量V涵盖所有能量流，建立描述多能源系统的拓扑结构和能量转换器特性的矩阵Z，从而得到能量平衡方程；

ES能量物质流的矩阵如下：

V_es＝[V_Ea V_AGc V_AGw V_DO V_AGd V_Hc V_CO2c V_Es V_Hp V_Ep V_SM V_Ec V_Ed ΔE ΔC ΔG]^T (1)

矩阵Z_e表示该系统的各个单元能量物质转换系数矩阵：

式中，η_AGC、η_AGD为AGS单元存储和释放伴生气的效率，η_AGE为耗电系数；η_E1、η_H1、η_CDE1为WSCU单元伴生气产电效率、产热效率和CO2排放系数，η_E2、η_H2、η_CDE2为消耗柴油产电、产热、排放CO2系数；η_CCS、η_CCE、η_CCH为CCS单元捕捉效率、耗电系数、耗热系数；η_EC、η_ED为ES单元储、放电效率，ΔE表示电能存储增量，ΔC表示伴生气储库的耗能量，ΔG为伴生气存储增量；

ES的能量物质流平衡方程为：

Z_e·V_es＝0 (3)

V_ps为PS内所有能量物质流的集合，以虚拟输出量ΔH₁、ΔH₂、ΔH₃、ΔH₄、ΔH₅表示DMS、COPS、LQS、NGPS、WIS单元消耗的能；

该系统的能量流平衡方程如下：

Z_h·V_ps＝0 (5)

式中，ξ_DMSE、ξ_COSE、ξ_NGPE、ξ_LOSE、ξ_WISE分别为DMS、COPS、NGPS、LQS、WI元的耗电系数，ξ_COSH、ξ_LOSH为COPS、LQS单元的耗热系数；

物质流平衡方程为：

Z_p·V_ps＝0 (7)

式中，θ_ma、θ_fwa、θ_ns、θ_ws分别为DMS、LQS、NGPS、WIS单元将输入物流转化为输出物流的物质转换系数，θ_co-mg、θ_co-mo、θ_co-mw为COPS单元将输入的混合原油转化为混合伴生气、石油、混合水溶液的物质转换系数；

ES与PS之间电热平衡方程如下：

由此建立考虑电-气混合储能的海上微能系统能量物质流平衡方程如下：

步骤4、基于系统的能量物质平衡方程，建立供能系统与生产工艺系统联合优化调度模型，具体的：

以优化周期内的运行成本Fc为经济性的评价指标，二氧化碳排放量惩罚成本Fe为环保性的衡量指标，考虑海上微能系统中两个子系统的能量物质平衡约束、两系统相关性约束、伴生气的反馈约束、电-气混合储能系统能量约束，得到计及生产工艺系统约束的海上微能系统优化调度模型为：

(1)目标函数：

min[F_c+F_e] (11)

(2)约束条件：

系统能量物质平衡约束如(10)；

伴生气的反馈约束为：

V_AG.c+V_AG.w≤V_AG.o (13)

电-气混合储能系统约束：

式中，p_in(t)、表示t时刻伴生气储库的储气压力及其上下限；S_AGS,t+1、S_AGS,t表示在t+1和t时刻伴生气的存储量；V_AGS,in(t)、V_AGS,out(t)、为伴生气储库存储和释放伴生气的速率及其上下限；Δt表示t和t+1时刻的间隔；ES_t、EES_t+1分别为ES在t和t+1时间点的荷电状态，ES_min、ES_max分别为蓄电设备荷电状态的上下限，σ_ES为自放电率，表示t时刻设备的充放电功率，表示t时刻设备充放电功率的下限和上限，分别为蓄电设备的充放电状态变量。

2.根据权利要求1所述的计及生产工艺系统约束的海上微能系统优化调度方法，其特征在于，步骤1所述的单向无环能量物质流模型是根据海上微能系统的结构图而来，以转换单元之间的能量流为状态变量，采用图论的方法定义多能源系统的组成部分和结构。