[发明专利]考虑可再生能源互补特性的分布式供能系统优化设计方法

权利要求书

1.考虑可再生能源互补特性的分布式供能系统优化设计方法,其特征在于，包括所述方法如下步骤：

S1：结合表征可再生能源互补特性的指标参数，建立分布式供能系统的双层优化模型；

S2：通过求解双层优化设计模型，获得分布式供能系统的最优配置和容量。

2.根据权利要求1所述的考虑可再生能源互补特性的分布式供能系统优化设计方法，其特征在于，所述步骤S1中双层优化模型的建立包括以下步骤：

S1.1：构建以系统年总费用最低为第一层优化目标函数；

S1.2：构建以系统运维费和购能费之和最低为第二层优化目标函数；

S1.3：构建保证系统安全稳定运行的约束条件；

S1.4：从NASA获得太阳光照辐射时间序列数据v，以及风速的时间序列数据H_f；

S1.5：将风光时序数据转为容量因子序列数据；

S1.6：根据容量因子序列数据，构建以风光出力爬坡互补率为风光出力互补指标。

3.根据权利要求2所述的考虑可再生能源互补特性的分布式供能系统优化设计方法，其特征在于，所述第一层优化目标函数为：

min C_total＝C_EIC+C_OMEC (1)

式中，C_total为系统年总费用，C_OMEC为系统运维费和购能费，C_EIC为设备投资费用；

式中，N_e为系统设备集合，η为折算利率，n_i为设备i的寿命，Eprice i为设备i的单位容量的投资费用，Cap_i为设备i的容量。

4.根据权利要求2所述的考虑可再生能源互补特性的分布式供能系统优化设计方法，其特征在于，所述第二层优化目标函数为：

式中，E^om为设备的单位运行费用成本系数，P为各设备出力，E^buy为购电成本，P^buy为购电量，R_NG为天然气单位成本系数，F_NG为天然气量。

5.根据权利要求2所述的考虑可再生能源互补特性的分布式供能系统优化设计方法，其特征在于，所述约束条件包括设备容量约束，冷/热/电平衡约束，设备出力约束以及由互补性指标构成的可再生能源互补约束：

0≤P_i≤P_i^max (8)

η_CROR≥ε (9)

式中，Capmax i为各设备容量的最大值；Pe load、H_load和Pc load分别为用户的电负荷、热负荷和冷负荷；P_i^e,p和P_i^e,c分别为制电装置的制电量和耗电装置的耗电量；Hp i和Hc i分别为制热装置的制热量和耗热装置的耗热量；Pc i为制冷设备的制冷量；

P_i^max为各设备的出力的最大值；η_CROR为风光出力爬坡互补率，ε为风光出力爬坡互补率控制阈值。

6.根据权利要求2所述的考虑可再生能源互补特性的分布式供能系统优化设计方法，其特征在于，所述容量因子序列数据根据式(10)和式(11)转化得出，式(10)和式(11)如下所示：

式中，G_w和G_f为无量纲的风光容量因子，η_w和η_f为风机和光伏板发电效率，v_in,v_out,v_r分别为切入、切出和额定风速m/s，H_f为太阳辐射量W/m²，P_fr为额定功率，A_f为光伏板的面积。

7.根据权利要求2所述的考虑可再生能源互补特性的分布式供能系统优化设计方法，其特征在于，所述互补指标为：

式中，D₁和D₂为风电和光伏在系统中所占的比例，R₁和R₂分别为一段时间内风电和光伏处理爬坡率标幺值绝对均值，N₁和β_i,1分别为一段时间内风电处理爬坡事件次数和第i次爬坡事件的爬坡率标幺值，N₂和β_i,2分别为一段时间内光伏处理爬坡事件次数和第i次爬坡事件的爬坡率标幺值；O_R为一段时间内风电和光伏联合出力平均爬坡率。