[发明专利]一种离网型综合能源系统双层规划方法

权利要求书

1.一种离网型综合能源系统双层规划方法，其特征在于，包括：

获取综合能源系统可再生能源典型日数据，冷、热、电负荷历史数据、综合能源系统内设备参数和运行参数；

构建综合能源系统内部各供能设备的数学模型；

根据综合能源系统结构，构建综合能源系统双层优化模型，上层优化模型以离网型综合能源系统总成本最低为目标对系统设备容量进行规划，下层优化模型以系统缺负荷最低为目标对系统运行状态进行优化；

基于已获取的可再生能源典型日数据、负荷历史数据、设备参数与运行参数对双层优化模型求解，得到综合能源系统最优容量配置结果；

上层优化模型的优化目标为：minF₁＝C_ga+C_sa+C_opt；

C_opt＝C_op+C_gas+C_wg

C_ga是综合能源系统产能设备的日等效成本；C_sa是储能设备日等效成本；C_opt为综合能源系统日运行成本；_n1是供能设备种类；m_g，i是第i种供能设备的单位购置成本，P_g，i表示第i种供能设备配置容量，Y_g，i为第i种供能设备使用寿命；_n2是储能设备种类；r₀是贴现率；m_ps，j与m_es，j是表示第j种储能设备的单位功率成本和单位容量成本，P_s，j与E_s，j表示第j种储能设备配置的功率与容量，Y_s，j表示第j种储能设备的使用寿命，储能设备包括储冷、储热、储电与储气设备，C_op是综合能源系统设备日运行成本，C_gas综合能源系统天然气购买成本，C_wg是综合能源系统环境污染成本；p_k是第k种供能季所占全年比例，m_opg，i是第i种供能设备单位运行维护成本，P_g，i(t)是第i种供能设备在t时间段所传输的能量，m_ng是购入天然气的单位成本；P_ng(t)是t时间段内综合能源系统购入的天然气量；与分别是微型燃气轮机单位碳排放量与燃气锅炉单位碳排放量；P_GT(t)是微型燃气轮机输出功率，P_GB(t)是燃气锅炉输出功率；

上层模型约束条件包括：

供能设备功率配置约束：

表示第i种供能设备的配置容量，表示第i种供能设备允许配置的最大容量；

储能设备安装功率约束：

表示第j种储能设备配置功率，表示第j种储能设备最大允许配置功率；

储能设备安装容量约束：

表示第j种储能设备配置容量，表示第j种储能设备最大允许配置容量；

下层优化模型优化目标为：minF₂＝C_lm

C_lm是系统缺负荷；P_lmh(t)是第t时间段内热负荷的缺负荷值；P_lmc(t)是t时间段内冷负荷的缺负荷值；P_lme(t)是t时间段内电负荷的缺负荷值；

下层优化模型约束条件包括：

电功率平衡约束：

式中，L_e为综合能源系统电负荷；P_WT，P_PV，P_GT为风机、光伏与微型燃气轮机出力；P_EC为电制冷机；P_BS为储电装置出力；K_EC为电制冷机的能效比；是电转气装置消耗电能；

冷功率平衡约束：

L_c＝P_EC+P_AC-P_CS

式中，L_c为综合能源系统冷负荷；P_EC为电制冷机出力；P_AC为溴化锂吸收式制冷机出力；P_CS储冷装置出力；

热功率平衡约束：

式中，L_h分别为系统热负荷；P_AC，P_GB，P_RB为溴化锂吸收式制冷机、燃气锅炉与余热锅炉出力；P_HS储热装置出力；K_AC为溴化锂吸收式制冷机的能效比；

气功率平衡：

η_GB为微型燃气轮机效率与燃气锅炉效率；P_GAS是综合能源系统天然气输入等效功率，为电转气装置输出天然气等效功率，P_GS是储气设备出力；

供能设备出力约束：

P_g,i,min≤P_g，i(t)≤P_g,i,max

在所有冷、热、电、气储能设备运行过程中，充能和放能都应该满足其设备本身的上下限条件；P_g,i(t)表示第i中供能设备在t时刻的出力，P_g,i,min表示出力的下限，P_g,i,max表示出力的上限；

储能设备充放能功率约束：

P_S,j,c(t)，P_S，j，d(t)分别是第j种储能设备在t时段的充放能功率；分别是储能设备充能最大、最小值与放能最大最小值；η_j，c，η_j，d是储能设备的充能、放能效率；

储能状态约束：

W_j，min≤W_j(t)≤W_j，max

W_j(0)＝W_j(T)

W_j(t)与W_j(t+1)是第j种储能设备t时刻与t+1时刻结束时的剩余能量；Q_j，c(t)，Q_j,d(t)是储能设备t时段的充能与放能；d_j,c(t)与d_j,d(t)是0-1变量，表示储能设备t时刻的充放电状态，满足d_j,c(t)+d_j,d(t)＝1；W_j,max，W_j,min表示储能容量的上限与下限。