[发明专利]商业园区混合能源系统的源储荷协调优化方法

摘要

一种商业园区混合能源系统的源储荷协调优化方法，首先，对所有场景所涉及的电气热冷子系统中各元件进行建模，随后对所需优化的场景进行详细分析，建立优化模型并采用成熟的优化求解工具：gurobi和yalmip进行求解。本发明在一般的电系统源储荷优化模型上进一步考虑了冷、热系统元件，解决了一般的商业园区中，冷、热、电等多种能源元件的建模问题，以及在混合能源系统中的协调优化运行问题。本发明具有很快的求解速度和全局最优解的特点，具有很好的实际应用前景。

主权项

1.一种商业园区混合能源系统的源储荷协调优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、对商业园区所有场景所涉及的电气冷热子系统中各元件进行建模：考虑的冷热电元件包括：电系统的可调负荷、大电网、储能和光伏，热系统的电制热、热负荷和热储能，冷系统的电制冷、冷负荷和冷储能，本发明将各个子系统元件的模型放入整体的协调优化模型中：储能装置的一般模型为：式中，Sstor(t)为蓄能装置在t时刻储存的能量；Δt为t时刻到t+1时刻的时间间隔；Pabs(t)为t时刻蓄能功率，Prelea(t)为t时刻放能功率；μ为蓄能装置自身向环境散能损失或自损耗的能量系数；ηabs为蓄能装置的蓄能效率。；ηrelea为蓄能装置放能效率；步骤2、建立完备场景下电系统、热系统、冷系统的联合优化模型：优化目标是运行费用和环境成本之和最小：式中，ce(k)和cg(k)表示第k个时间步长买电的单位功率，天然气的价格；cf为考虑环境成本时火电机组生产单位电能的环境损失成本；Ns为一个运行周期内负荷和可再生能源的预测步长数；ΔT表示时间步长；冷热电系统功率平衡约束：Lc(k)+Lccon(k)＝vcηDZL(Pe(k)+Ppv(k))‑Mc(k)式中，v_h(0≤v_h≤1)表示电制热机组用电比例；v_c(0≤v_c≤1)表示电制冷机组用电比例；1‑v_h‑v_c(0≤1‑v_h‑v_c≤1)表示普通电用户用电比例；和表示热电联供系统(CHP)的发电效率和发热效率；η^T，η^DZR，η^DZC分别表示变压器、电制热和电制冷的效率；P_pv(k)，P_e(k)和P_g(k)分别为第k个时间步长时的光伏发电功率、外部电网注入园区的功率，天然气管网注入园区的热功率；M_e(k)、M_h(k)和M_c(k)分别表示电储能、热储能和冰蓄冷系统储蓄功率，储能为正，放能为负；L_e(k),L_h(k),L_c(k)分别表示不可调控的常规电负荷、热负荷和冷负荷第k时间步长的功率；L_econ(k)，L_hcon(k),L_ccon(k)分别表示可调控电负荷、热负荷和冷负荷第k时间步长的功率；储能状态的转换约束：式中，μe,μh,μc分别为储电，储热，储冷系统的充放自损耗系数；ηein,ηhin,ηcin分别为储电，储热，储冷系统的蓄能效率；ηeout,ηhout,ηcout分别为储电，储热，储冷系统的放能效率；电制热，电制冷机组的功率约束：式中，分别为电制热的最小功率，最大功率约束，分别为电制冷的最小功率，最大功率约束；可调冷热电负荷约束：式中，分别为可调电负荷的最小功率，最大功率，分别为可调热负荷的最小功率，最大功率，分别为可调冷负荷的最小功率，最大功率；电储能装备、热储能装备和冷储能装备的容量约束：式中，ES_e(k)，ES_h(k)，ES_c(k)分别表示电储能装备、热储能装备和冷储能装备的第k个时间步长的充电(热)状态；和分别表示电储能装备容量最小值和最大值；和分别表示热储能装备容量最小值和最大值；和分别表示冷储能装备容量最小值和最大值；电储能装备、热储能装备和冷储能装备的功率约束：式中，和分别表示电储能装备输出功率上下限；和分别表示热储能装备输出功率上下限；和分别表示冷储能装备输出功率的上下限；周期性约束：每个优化周期的电储能装备、热储能装备和冷储能装备的初始状态保持一致：ESe(0)＝ESe(Ns)ESh(0)＝ESh(Ns)ESc(0)＝ESc(Ns)；步骤3、对所需优化的场景进行详细分析，分析纯粹的电、热电联合运行场景和冷电联合运行场景下的优化模型并采用成熟的优化求解工具：gurobi和yalmip进行求解。