[发明专利]一种考虑多目标协同的园区级综合能源系统规划方法

说明书

本发明提供了一种考虑多目标协同的园区级综合能源系统规划方法，包含以下步骤：步骤1，园区负荷特性分析；步骤2，能源供应设备及辅助设备的数学模型的建立；步骤3，建立园区级综合能源系统规划模型约束条件；步骤4，构建园区级综合能源系统规划多目标函数，进行园区级综合能源系统规划。基于Matlab环境下使用Yalmip调用Gurobi求解器，对所建立模型进行求解，得出园区综合能源系统规划方案。最后，根据北京某园区的数据，通过仿真验证了所提出的规划方法的可行性与经济性，为实现园区级碳中和提供了理论依据和技术支持。

技术领域

本发明涉及考虑多目标协同的园区级综合能源系统规划方法，属于园区综合能源系统规划领域。

背景技术

园区级综合能源系统在园区中发挥了多能耦合协调作用，是提高园区能源供给效率、促进新能源消纳的重要载体，同时也是实现园区级碳中和的重要支撑。园区级综合能源系统主要由冷、热、电、气四个网络以及连接每个网络的能源耦合设备组成。系统能否经济、环保、高效地运行取决于设备的选择和容量规划。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，从园区的经济、环保以及能效的角度出发，如何合理选择设备和容量规划，获取园区综合能源系统的最优规划方案。

本发明所采用的技术方案是一种考虑多目标协同的园区级综合能源系统规划方法，包含以下步骤：

步骤1，园区负荷特性分析；

步骤2，能源供应设备及辅助设备的数学模型的建立；

步骤3，建立园区级综合能源系统规划模型约束条件；

步骤4，构建园区级综合能源系统规划多目标函数，进行园区级综合能源系统规划。

作为优选，步骤1所述的园区负荷特性分析，具体包括：

园区级综合能源系统由燃气分布式热电联产机组、屋顶分布式光伏系统和电动汽车充电桩组成，能源需求有三种：电、冷、热；

园区负荷变化遵循生产和休息的客观规律；园区冷热负荷具有季节性；日负荷趋势呈明显的驼峰型，峰谷差异明显；冷热负荷高峰期与用电负荷高峰期相似；

在系统规划中，通过对给定设备进行容量合理配置，实现负荷曲线削峰填谷，提高能源利用率，降低系统运行成本，最大限度地减少二氧化碳排放量。

作为优选，步骤2所述的能源供应设备及辅助设备的数学模型的建立，具体包括：

建立包括光伏电池、电动汽车充电桩、CCHP机组、电制冷机、储冷水箱和储能电池的辅助能源供应设备的园区能源系统模型；其中，CCHP是微型燃气轮机作为发电设备和烟气溴化锂吸收式冷水机组作为辅助设备的组合；

(1)能源供应设备的数学模型

1)冷热电联产机组CCHP

燃气轮机是CCHP的核心供能设备，其功率和效率计算公式如下：

式中，η_e和η_nom,e分别为燃气轮机的发电效率和额定发电效率；a₀、a₁、a₂和a₃与燃气轮机的工作模式有关；L_load为负荷率，其计算公式如下：

式中，P_t^pgu为t时刻的发电功率，为额定发电功率；

燃气轮机的天然气消耗量公式如下：