[发明专利]光沼微能源网的优化规划方法

权利要求书

1.一种光沼微能源网的优化规划方法，其特征在于，所述光沼微能源网包括多个能量转换设备和多个储能设备，所述多个能量转换设备包括厌氧发酵池、热电联产机组、太阳能光伏板、太阳能集热器，所述多个储能设备包括储气设备、储电设备和储热设备，所述方法包括以下步骤：

对所述光沼微能源网中的各设备和各不确定性变量分别建模，得到各设备的模型和各不确定性变量的模型；

基于所述各设备的模型和所述各不确定性变量的模型，建立光沼微能源网系统优化规划模型；

对所述光沼微能源网系统优化规划模型进行线性化处理，得到混合线性整数规划模型；

利用奔德斯分解方法对所述混合线性整数规划模型进行求解，得到所述光沼微能源网的优化规划结果；

所述厌氧发酵池的模型通过下式表示：

其中，T_d表示所述厌氧发酵池内的温度，H_heat表示输送到所述厌氧发酵池的总热量，H_sur表示所述厌氧发酵池表面的热损失量，c_m表示发酵原料的热容量，ρ_m表示发酵原料的密度，V_AD表示所述厌氧发酵池的容积，X(τ,s)表示变量X在τ时刻在第s个场景下的值；

所述输送到所述厌氧发酵池的总热量通过下式表示：

其中，表示所述热电联产机组输送至所述厌氧发酵池的热量，表示所述太阳能集热器输送至所述厌氧发酵池的热量，η_loss表示平均传热效率；

所述厌氧发酵池表面的热损失量通过下式表示：

其中，n_i表示第i个表面的导热系数，A_i表示第i个的厌氧发酵池表面面积，T_d表示所述厌氧发酵池内的温度，T_soil表示所述厌氧发酵池接触介质的温度；

在所述厌氧发酵池的模型中，投入原料的质量对沼气产量的约束条件为：

η_biom_bio(τ,s)≥G_bio(τ,s)，

其中，m_bio表示每小时投料的质量，η_bio表示从生物质到沼气的最大转化效率，G_bio表示每小时沼气的生产率；

在20℃至60℃的温度范围内，所述厌氧发酵池的沼气产量预测模型通过下式表示：

其中，参数α₁₁,α₁₂,α₂₁,α₂₂,β₁₁,β₁₂,β₁₃均为常数，K表示与厌氧发酵过程速率和稳定性有关的参数，μ_d表示微生物的最大日生长速率，S₀表示进水的挥发性固体浓度，B₀表示生物化学甲烷势，HRT表示水力停留时间常数；

所述光沼微能源网系统优化规划模型的约束条件包括：

供能可靠性约束：

其中，j∈{e,th,g}表示能源形式，e表示电能，th表示热能，g表示沼气能，L′_j表示不同形式的负荷需求预测值，L_j表示不同形式的负荷需求可提供值，λ_j表示最大能源断供可能性，z_j为逻辑变量，z_j(L′_j-L_j)为非线性项，Rel_j为能源j对应的供能可靠性；

能量供需平衡约束：

其中，L_e表示电负荷、L_th表示热负荷、L_g表示气负荷，E_CHP表示所述热电联产机组的发电量，E_PV表示所述太阳能光伏板的发电量，表示所述储电设备的充电量，表示所述储电设备的放电量，表示由所述太阳能集热器向所述储热设备传输的热量，表示由所述热电联产机组向所述储热设备传输的热量，表示所述储热设备释放的热量，表示所述储热设备吸收的热量，表示沼气的热值，表示由所述储气设备输送出的沼气量，G_CHP表示所述热电联产机组发电消耗的沼气量；

所述太阳能光伏板的发电量约束：

其中，f_PV表示损耗系数，P₀表示每平方所述太阳能光伏板的额定输出功率，J_STC表示标准测试条件下所述太阳能光伏板的太阳辐射，T_air表示所述太阳能光伏板表面的空气温度，T_STC表示标准测试条件下所述太阳能光伏板的温度，N_PV表示所述太阳能光伏板的容量，J为太阳辐射；

所述太阳能集热器的热量约束：

其中，η_SWH表示所述太阳能集热器的能量转换效率，η_loss表示传热管路平均热耗率，表示由所述太阳能集热器向所述厌氧发酵池传输的热量，N_SWH表示所述太阳能集热器的容量，H_SWH为太阳能集热器转化的热量，f_SWH为太阳能集热器的太阳能保证率；

所述热电联产机组的电能和热量约束：

E_CHP(τ,s)+H_CHP(τ,s)≤N_CHP，

其中，表示由所述热电联产机组向所述厌氧发酵池传输的热量，表示所述热电联产机组最小能量转换效率、表示所述热电联产机组最大能量转换效率，N_CHP表示所述热电联产机组的容量；H_CHP为热电联产机组CHP产生的热量，该热量流向厌氧发酵池AD和储热装置TES；

所述储电设备的约束：

其中，表示所述储电设备的充电效率，表示所述储电设备的放电效率，0≤E_BSS(t,s)≤N_BSS，N_BSS表示所述储电设备的容量，表示所述储电设备的最大充放电量系数，E_BSS(τ＝1,s)≤E_BSS(τ＝24,s)，表示一天结束时的储电量不小于初始储电量，E_BSS为电池储能在某一时刻的储电量；

所述储气设备的约束：

其中，表示所述储气设备存储沼气的效率，表示所述储气设备释放沼气的效率，N_BES表示所述储气设备的容量，表示所述储气设备的最小储气系数，表示所述储气设备的最大储气系数，表示所述储气设备的最大存放沼气量系数，G_BES(τ＝1,s)≤G_BES(τ＝24,s)表示一天结束时的储气量不小于初始储气量，G_BES为储气设备在某一时刻的储气量，G_bio为厌氧发酵池的沼气产率；

所述储热设备的约束：

其中，表示所述储热设备存储热量的效率，表示所述储热设备释放热量的效率，N_TES表示所述储热设备的容量，表示所述储热设备的最大存放热量系数，H_TES为储热设备在某一时刻的储热量，为储热设备的最小储热系数，为储热设备的最大储热系数。