[发明专利]一种离网型综合能源系统双层规划方法

说明书

本发明涉及一种离网型综合能源系统双层规划方法，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、运行参数和运行条件；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；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。本发明将电转气装置应用于离网型综合能源系统规划中，提升电‑气耦合性，降低系统成本，提升系统的经济性。

技术领域

本发明涉及综合能源技术领域，尤其涉及一种离网型综合能源系统双层规划方法。

背景技术

由分布式电源、储能装置、能量转换装置与负荷等部分组成微电网因其分布式电源的灵活性以及较高的能量利用率而得到了广泛的应用。但是随着能源的日益枯竭与人们对能源质量的要求逐步提高，传统的微电网将不在适用。包含了冷热电联供的综合能源系统能有效的解决上述问题。与传统微电网相比，综合能源系统集成了冷热联供系统，能同时满足用户对冷能、热能与电能的需求，且不同形式能量之间可以相互转换，可以有效的提升能源利用效率，降低系统运行成本。综合能源系统的规划需对经济、环境与现有技术条件等多方面因素进行考量，才能得到最优的设备容量，从而取得最大的经济效益。

现有综合能源系统规划首先确定系统的结构，之后选取系统中所需的设备类型与单体容量。根据可再生能源的历史典型数据与负荷的历史典型数据，以系统收益最大或成本最低等作为优化目标构建优化模型，采用数学规划方法或智能算法对模型进行求解，得出最优综合能源系统设备容量。

现有的规划方法往往只考虑了并网运行的综合能源系统设备容量规划，并未考虑离网型综合能源系统设备容量规划。离网型综合能源系统无大电网支撑，多余的电能只能靠储能电池进行存储，储能成本高。电-气之间耦合性较差，运行成本较高。

发明内容

为了解决离网型综合能源系统的设备容量规划问题，本发明提供一种离网型综合能源系统双层规划方法，在规划时加入电转气设备以提高离网型综合能源系统电-气耦合性，降低系统运行成本。

为达到上述目的，本发明提供了一种离网型综合能源系统双层规划方法，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。

进一步的，构建综合能源系统内部各供能设备的数学模型包括构建风力发电机、光伏发电机组、微型燃气轮机、燃气锅炉、余热锅炉、电制冷机、溴化锂吸收式制冷机、电转气装置以及储能设备的数学模型。

进一步的，风力发电机数学模型如下：

P_WT是风力发电机输出功率，P_wtr是风力发电机额定输出功率，v_ci是风力发电机切入风速，v_co是风力发电机切出风速，v_r是风力发电机额定风速；

光伏发电机组数学模型如下：

P_PV＝η_PVP_stcG/G_stc(1+η_T(T-T_stc))