[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

说明书

本发明公开了一种基于混合储能的区域综合能源系统规划优化方法，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；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。该方法可以合理分配区域综合能源系统中的混合储能能力，以达到降低区域综合能源系统规划建设成本的目的。

技术领域

本发明涉及能源综合利用技术领域，特别是一种基于混合储能的区域综合能源系统规划优化方法。

背景技术

随着社会经济与科技的迅速发展，人们环保和节能意识逐渐提高，对能源的有效利用也越来越重视，不断的能源浪费逐渐导致能源危机和严重的环境污染。能源发展也面临能源消费结构不合理、能源供需分布不匹配、各类能源系统不融合、合理投资回报模式缺乏等严峻挑战，传统微电网已不能解决目前的多种问题。由此，如何分配能源并使其被高效率利用就成为了我们需要重视的问题，这使得区域综合能源系统的概念的日渐受到关注。区域综合能源系统是一种能源供应模式，可以将冷热电气等多种形式的能源耦合在一起。实现规划和调度电力(包括各种分布式能源)，天然气等能源的供求关系。可以预见，区域综合能源系统是未来能源供应重要方式。而储能系统是综合能源系统的核心，合理的规划储能系统的容量能够在平抑波动的基础上获取一定的效益。有必要对一些区域综合能源系统园区新增扩建储能设备，然而，综合能源系统的复杂性给规划问题带来了巨大的挑战，需要有丰富的理论框架来解决。

储能系统的容量规划问题通常以成本最低为优化目标，且配置储能的场景大多被用于微电网中。在对储能规划的研究中，如文献《Optimal sizing of battery energystorage for micro-grid operation management using a new improved batalgorithm》提出了一种以成本最低为目标来确定微电网运营管理中BESS的最佳规模，用改进的bat算法对微电网运行管理的电池储能进行优化设计，使储能配置成本最低。文献《Optimal operation of electrical and thermal resources in microgrids withenergy hubs considering uncertainties》提出了一种基于网络约束和不确定性约束的微电网储能容量规划模型，并以运营成本最低为目标函数。文献《多主体联合投资微电网源-储多策略有限理性决策演化博弈容量规划》提出了一种以配电网运营商与微电网运营商联合投资为前提，基于演化博弈的微电网源-储容量规划方法。并通过实际系统算例证明所提出的多策略集演化博弈微电网源-储规划策略的有效性。文献《Capacityoptimization of renewable energy sources and battery storage in an autonomoustelecommunication facility Sustain Energy IEEE Trans》以研究了混合整数线性规划与概率论相结合的基于搜索算法的储能容量规划方法，考虑风机、光伏等可再生能源与需求的不确定性，以投资成本最低为目标对储能容量进行规划。文献《Optimal batterysizing in microgrids using probabilistic unit commitment IEEE Trans IndInform》以微电网运行成本最低为目标优化储能的容量，最大化了并网电力销售与电网购电之间的差额。文献《Electrical energy storage systems:a comparative life cyclecost analysis Renew Sustain Energy Rev》以全寿命周期成本(LCC)最低为目标计算出了最合适的储能规划容量。文献《Capacity allocation of a hybrid energy storagesystem for power system peak shaving at high wind power penetration levelRenew Energy》与文献《Sizing of energy storage for microgrids IEEE Trans SmartGrid》、文献《Optimal battery sizing in microgrids using probabilistic unitcommitment IEEE Trans Ind Inform》以调峰调频作为优化目标，通过平均风能以及日均发电量确定储能系统的容量。以上文献对储能系统进行规划时，配置场景为微电网的场景，没有考虑冷热电气之间协同规划。