[发明专利]基于多能互补非线性模型的综合能源基地负荷优化系统

权利要求书

1.一种基于多能互补非线性模型的综合能源基地负荷优化系统，其特征在于，包括负荷分配优化单元，所述负荷分配优化单元用于：

(1)建立简化的综合能源系统的设备出力模型：

根据火电机组、光伏电池以及风机的运行特性构建简化的设备出力模型，其中，火电机组出力模型如下：

假设火电机组有n台，火电机组分为三种运行状态：常规调峰状态、深调状态和停机状态，调度时间尺度为Δt，则和的关系表示如下：

常规调峰状态

深调状态

R_2,nΔT≥(x_n-y_n)

R_2,nΔT≥(x_n-y_n)

停机状态

式中：

R1,n、R2,n，分别为常规调峰、深度调峰两种状态下的第n台火电机组爬坡率；

分别为第n台火电机组的最大发电功率、最小发电功率和第t个调度时段内的发电功率；

x_n，y_n分别为常规调峰、深度调峰状态下机组负荷最大值与的比值；

a_n,t为0-1变量，表示第t个调度时段内第n台火电机组的启停状态，1表示处于启动状态，0表示处于停机状态；

光伏电池出力模型如下：

式中：

K为功率温度系数；

P_PV(t)为t时刻PV的实际输出功率；

P_PV-rated为标准的条件下PV的最大功率；

G_S(t)为t时刻实际光照强度；

G_STC为标准额定条件下光照辐射密度，取1kW·h/m²；

T_STC(t)为额定环境温度，取值298K；

T_S(t)为t时刻电池板实际温度；

T_amd(t)为t时刻实际环境温度；

风机模型如下：

风机出力模型如下：

式中：

V_cut,in为切入风速，取值为3m/s；

V_rated为额定风速，取值为12m/s；

V_cut,out为切出风速，取值为25m/s；

V(t)为t时刻实际风速；

P_WT-rated为风机的额定功率；

(2)构建目标函数：

构建以系统年经济效益作为优化目标的目标函数，总成本为投资成本加运行成本减去设备的残值费用，运行收益为耦合系统参与调峰等辅助服务的综合运行收益最大，建立以下模型：

1)火电厂目标函数

燃料成本最小：

式中：

a、b、c为火电机组的煤耗特性参数；

i为火电机组编号；

T为优化时段数；

f_uni(p_G.i)为单位时段内火电机组i在输出功率为p_G.i时的燃料耗量；

p_G.i为火电机组i在第t时段的输出功率；

N为火电机组的总台数；

环境成本最小：

式中：

i为火电机组编号；

T为优化时段数；

p_G.i为火电机组i在第t时段的输出功率；

S_j为污染物排放系数；

C_j为单位应税税额；

G_j为污染当量值；

2)可再生能源目标函数

以可再生能源发电上网可获得发电收益为目标函数；

式中：

T为火电机组编号；

K为系统内可再生能源类型总数；

C_j为k类可再生能源发电的上网电价；

P_k,t为第t个调度时段内第k类可再生能源的发电功率；

3)目标函数整合

综合能源系统最优运行收益为最终目标变量，由可再生能源收益、火电机组收益、火电运行环境及燃料成本构成，公式如下：

max F_entire＝max F_Re+max F_Te-min F_co-min F_En

式中，

F_entire为综合能源系统最优运行收益最大化；

F_Re为可再生能源收益最大化；

F_Te为火电机组收益；

F_co为燃料成本；

F_En为环境成本；

(3)选择约束条件

约束条件包括功率平衡约束，可再生能源和火电机组发电出力约束，储能充放电约束；

功率平衡约束：

光伏电池和风机的可再生能源出力与实时负荷相关，实时最大出力占比不得超过同时刻电负荷的30％；

式中：

N为火电机组编号；

K为系统内可再生能源类型总数；

P_T为t时间段内电网对综合能源系统出力要求；

为第t个调度时段内第n台火电机组发电功率；

为第t个调度时段内第k类可再生能源的发电功率；

(4)求得最优解

基于多目标的非线性负荷优化模型，将上述使用MATLAB平台上遗传算法ga工具箱进行计算求解，得到最优解。