[发明专利]一种光伏热泵储能综合能源系统的设计方法

权利要求书

1.一种光伏热泵储能综合能源系统的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、建立包含系统的规模、运行的决策变量以及相应的成本参数和热泵运行的间接成本的目标函数；

步骤200、依据电能和热能的能量平衡约束，对热泵、储热系统和电热元件进行建模；

步骤300、模型求解，通过商用求解器CPLEX进行求解，完成对光伏、热泵、储能综合能源系统的设计；

所述步骤100中目标函数为投资者总收益最大值，所述投资者总收益最大值的表达式如下：

向电网售电总收入E的表达式如下：

式中，为t时段向电网售电的价格；为t时段光伏系统向电网馈入的电量；为t时段储能系统向电网馈入的电量；n为优化时段内取点总数；

光伏系统建设维护成本C_PV的表达式如下：

C_PV＝S_PV·(I_PV+M_PV)                      (3)

式中，S_PV为光伏系统容量；I_PV为光伏系统单位容量建设成本；M_PV为光伏系统单位容量维护成本；

储能系统建设维护成本C_ESS的表达式如下：

C_ESS＝S_ESS·(I_ESS+M_ESS)                              (4)

式中，S_ESS为储能系统容量；I_ESS为储能系统单位容量建设成本；M_ESS为储能系统单位容量维护成本；

从电网购电总成本C_Grid的表达式如下：

式中，为t时段购电电价；为t时段电网向负荷的供电量；为t时段电网向储能系统的供电量；为t时段电网向热泵的供电量；为t时段电网向电热元件的供电量；

热泵启动总成本的表达式如下：

式中，为热泵启动一次的成本；为热泵启动的判断变量，当为1时表示t时段热泵启动，当为0时表示t时段热泵未启动。

2.根据权利要求1所述的一种光伏热泵储能综合能源系统的设计方法，其特征在于，所述能量平衡约束包括电负荷能量平衡约束、热泵能量平衡、电热元件能量平衡、光伏系统能量平衡、储能SOC约束、热负荷需求约束、热负荷平衡、热泵效率模型、热泵功率约束和热泵运行时长约束。

3.根据权利要求2所述的一种光伏热泵储能综合能源系统的设计方法，其特征在于，所述热泵能量平衡的表达式如下：

式中，为t时段光伏对热泵的供电量；为t时段储能系统对热泵的供电量；为t时段热泵的用电量，Ω(t)为优化时段的集合。

4.根据权利要求3所述的一种光伏热泵储能综合能源系统的设计方法，其特征在于，所述电热元件能量平衡的表达式如下：

式中，为t时段光伏对电热元件的供电量；为t时段储能系统对电热元件的供电量；为t时段电热元件的用电量。

5.根据权利要求4所述的一种光伏热泵储能综合能源系统的设计方法，其特征在于：所述光伏系统能量平衡的表达式如下：

式中，为t时段光伏对电负荷的供电量，为t时段光伏对储能系统的供电量；为t时段光伏的弃光量；为t时段光伏产生的电量。

6.根据权利要求5所述的一种光伏热泵储能综合能源系统的设计方法，其特征在于：所述储能SOC约束的表达式如下：

式中，SOC_t为储能系统t时段的荷电状态；SOC_t-1为储能系统t-1时段的荷电状态；η₊为充电效率；η_-为放电效率，为t时段储能系统对电负荷的供电量。