[发明专利]一种基于混合储能的区域综合能源系统规划优化方法

权利要求书

1.一种基于混合储能的区域综合能源系统规划优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、针对典型的综合能源系统，以能量平衡约束、混合储能约束、园区已有的设备运行约束以及能量传输网络约束为扩容规划约束条件，以年度最低总成本为目标函数，建立混合储能系统的扩容规划模型；

S2、向混合储能系统的扩容规划模型输入园区已建设完成的设备装机容量、全年风速、光照数据，负荷数据，以及扩容规划的储能类型，利用小波包分解法分解需要消纳的可再生能源的功率波动；

S3、在管网传输约束以及设备出力约束的限制下，模拟混合储能在综合能源系统中的运行策略，利用雨流计数法计算电池的寿命，作为计算年度最低总成本的依据；

S4、用量子遗传算法求解混合储能系统的扩容规划模型的最优解，对比目标函数，得到最优的扩容规划方案。

2.根据权利要求1所述的基于混合储能的区域综合能源系统规划优化方法，其特征在于：所述步骤S1中的能量平衡约束、混合储能约束、园区已有的设备运行约束以及能量传输网络约束分别为：能量平衡约束包括功率平衡、热功率平衡、冷功率平衡；其中：

(1)功率平衡约束：

P_e-gr(t)+P_e-pv(t)+P_e-wt(t)+SP_c(t)+SP_p(t)+P_e-gt(t)＝∑(P_e-ld(t)+P_e-ec(t)+P_e-eb(t))，其中，P_e-gr(t)是电网在t时刻的输出功率，P_e-pv(t)、P_e-wt(t)是在t时刻光伏和风机的输出功率；P_c(t)、P_p(t)表示混合动力电池在时间t功率；S＝1时为放电，S＝-1时为充电，S＝0时混合储能不工作，P_e-gt(t)是燃气轮机在t时刻发电功率；P_e-ld(t),P_e-ec(t),P_e-eb(t)分别是用户，电冰箱和电锅炉当时的用电负荷；

(2)热功率平衡：

P_h-cchp(t)+P_h-eb(t)＝P_h-load(t)+P_h-lb(t)，其中，P_h-load是用户的热负荷功率，kW；P_h-lb是溴化锂吸收式制冷机的热负荷，kW；P_h-cchp是冷热电三联供的热输出功率，kW；P_h-eb是电锅炉的输出功率，kW；

(3)冷功率平衡：

P_c-lbac(t)+P_c-er(t)＝P_c-load(t)，其中，P_c-lbac是吸收式制冷机的冷功率，kW；P_c-er是电制冷的冷功率，kW；P_c-load是用户的冷负荷，kW；

(4)混合储能约束：

混合储能的约束主要包括充放电功率约束、充电状态约束，具体约束如下：

表示了混合储能S的性能约束，P_c和P_p分别为能量型储能与功率型储能的实时功率，kW；V_c,max与V_p,max分别为能量型电池、功率型电池的功率最大变化率；

其中，E_bat为能量型储能的容量，kWh；N_c为能量型储能的个数，C_bat为一个能量型储能的容量，Ah；U_bat为一个能量型储能的电压，V；P_bat为能量型储能的充放电功率，kW；ξ_bat为能量型储能的放电倍率；

其中，E_{SC_min} E_{SC_max}分别是能量型储能的最大最小容量，kWh；N_p是能量型储能的个数；C_sc是单个能量型储能容量，F；U_scmin与U_scmax分别为单个能量型储能允许的最大电压与最小电压，V；P_{SC_max}为单个能量型储能的最大功率，kW；I_scmax为能量型储能的最大工作电流，A；其中，10³与3.6*10⁶为单位换算系数；

R_i-HES,C+R_i-HES,D∈(0,1)、

表示了混合储能系统容量约束，E_SOC,i是混合储能系统中的剩余电量值，kWh；α_i是混合储能系统的自放电率；η_i-HES,C和η_i-HES,D是混合储能系统的充电效率和放电效率；R_i-HES,C and R_i-HES,D是充电或放电状态，和是储能容量的上限与下限；

(5)园区已有设备运行约束：

在综合能源系统园区已有设备的基础上安装混合储能系统。在规划优化混合储能系统容量时，考虑原有设备运行约束，公式如下：

其中，分别为第i种已有设备的运行功率最大值与最小值；

(6)能量传输网络约束：

为了保证能源输送网络的安全性，必须保证网络传输功率在一定约束范围之内：

其中，分别是综合能源系统园区与电网的最大最小传输功率，kW；与为综合能源系统园区与天然气管网之间的最大最小传输功率。