[发明专利]多能互补微网分层控制与运行优化方法

权利要求书

1.一种基于多能互补微网的分层控制系统，其特征在于：该系统包括三条母线，分别是电母线、热母线和冷母线，其中电母线包含的电能输入装置有光伏发电机、风力发电机、燃气轮机、蓄电池和大电网；

热母线包含的热能输入装置有利用燃气轮机发电余热的余热锅炉和电制热设备；

冷母线包含的冷能输入装置有电制冷设备和溴化锂制冷机；

电母线、热母线和冷母线三条能量母线的主要能量输出通道为各自能量负荷，分别为电负荷、热负荷以及冷负荷；电母线还存在的电力输出设备有电制热设备和电制冷设备；

而燃气轮机作为可回收余热式燃气轮机与余热锅炉和吸收式制冷机共同构成了余热回收系统的主要部分，燃气轮机产生的余热经过余热锅炉产生蒸汽和热水分别通过热交换器和溴化锂制冷机置换成热水和冷水对用户进行供热和供冷。

2.根据权利要求1所述的一种基于多能互补微网的分层控制系统，其特征在于：燃气轮机包括压缩机、燃料室、汽轮机、同步发电机、变压器及余热锅炉，

首先经压缩机形成高压空气，高压空气在燃烧室内与燃料混合燃烧、进而推动汽轮机转动，最后汽轮机带动同步发电机发电并经过变压器给用电负荷供电；汽轮机排出的余热经余热锅炉与余热锅炉的产出热能混合形成高温高压蒸汽与高温热水，高温高压蒸汽通过热交换器置换成热水对用户供热，高温热水通过溴化锂制冷机置换成冷水对用户进行供冷。

3.一种基于多能互补微网的分层控制与运行优化方法，其特征在于：该分层控制与运行优化方法共分为三层，分别为基于下垂控制的底层控制策略、基于功率优化的二层控制策略和基于电能质量优化的三层控制策略；

所述的基于下垂控制的底层控制策略为逆变器控制策略，该控制策略采用传统的下垂控制方法，使各微源按照中央控制器系统下达的功率给定值按照微源容量的比例分配系统中的瞬时负荷功率波动，协调控制风力发电机、光伏电池、微型燃气轮机和蓄电池等电力微源按容量比例分配功率，同时利用下垂控制控制燃气轮机余热分配和电制热、电制冷所用电能分配；

所述的基于功率优化的二层控制策略为功率优化控制策略，根据微源的功率预测以及冷、热和电的负荷预测，在满足电负荷、热负荷、冷负荷需求和出力限制约束条件下，以实现一次能源消耗和温室气体排放的最小化为优化目标，最终满足综合效益最优；进而根据优化算法，确定各微源在二层控制过程中承担的功率波动比例和冷、热能输入装置分配比例；

所述的多能互补微网三层控制为电能质量控制策略，即多能互补微网三层电能质量优化控制策略，在二层控制功率优化基础上进一步对电能质量进行优化，电能质量指标包括电压暂降、电压偏差、频率偏差、三相不平衡、电压波动和电压闪变，使优化目标在供需平衡前提下达到环境最优、能源消耗量最优与电能质量最优。

4.根据权利要求3所述的一种基于多能互补微网的分层控制与运行优化方法，其特征在于：基于功率优化的二层控制策略根据多能互补微网中微源运行及污染气体排放量构建多能互补微网运行优化的目标函数，根据电负荷、热负荷、冷负荷的需求以及微源出力限制等建立约束条件并运用多能互补微网功率优化算法对多能互补微网运行优化的目标函数进行求解来构建针对基于功率优化的二层控制模型。

5.根据权利要求4所述的一种基于多能互补微网的分层控制与运行优化方法，其特征在于：多能互补微网中微源包括燃气轮机、光伏、风机和蓄电池；还包括余热锅炉、溴化锂制冷设备、电制热设备和电制冷设备，因此多能互补功率优化模型选取相关的8个优化变量，分别为燃气轮机输出功率P_MT、风力发电机输出功率P_WIND、光伏电池输出功率P_PV、蓄电池输出功率P_Ba、余热制热输出热量W_MTH、吸收式制冷机输出冷量W_MTC、电制热输出热量W_EH和电制冷输出冷量W_EC，以这8个优化变量作为功率优化模型的优化目标变量。