[发明专利]一种适用直流用电用户的综合能源优化用能方法

摘要

本发明是一种适用直流用电用户的综合能源优化用能方法，其特点是，将直流供电、直流用电、综合能源利用进行科学合理的协调和优化。直流配电网通过直流‑直流双向变流器向直流用电系统供电，燃气发电系统与光伏发电系统为直流用电系统供电；储能系统和电动汽车用于调节系统能量平衡；燃气发电系统同时为燃气负荷直接提供燃气，冬季补风系统与电冰箱联动引进冷风降低电冰箱功率，空气能热水系统与空调联动以降低两者功率，导光管日光照明系统为室内提供日间照明；最终综合能源优化用能管理单元通过通信通道对各个单元进行优化管理，能够达到高效利用综合能源，减小直流用电用户的投入成本。具有方法科学合理，适用性强，应用效果佳等优点。

主权项

1.一种适用直流用电用户的综合能源优化用能方法，其特征在于，它包括以下内容：1)涉及的电力能源供给系统或设备①直流配电网通过直流导电线路连接直流‑直流双向变流器向直流用电系统供电；②光伏发电系统利用光伏电池发电向直流用电系统供电；③燃气发电系统基于燃气、购电成本差价利用燃气发电向直流系统供电，同时为燃气负荷直接提供燃气；④储能系统用于平衡光伏发电、燃气发电、电动汽车、各类电气负荷间的能量平衡，根据需要向直流用电系统供电；⑤电动汽车根据需要向直流用电系统供电：在用电低谷电价期间充电，在用电高峰期释放电能，以有助于系统调峰；2)涉及的电气负荷包括空调、电冰箱、照明负荷及其它直流电气负荷；3)涉及的燃气负荷使用燃气进行工作的负荷；4)涉及的空气能热水系统空气能热水系统与空调联动，以提高工作效率，减少两者的总用电量；①在空调制热时空气能热水系统为空调提供热空气以减少空调用电；②在空调制冷时空气能热水系统接收空调外机提供的热空气以减少空气能热水系统用电；5)涉及的冬季补风系统根据室外及电冰箱温度差，冬季补风系统为电冰箱提供全部或部分制冷；6)涉及的导光管日光照明系统通过导入白天的室外太阳光，导光管日光照明系统为室内提供白天照明；7)涉及的直流‑直流双向变流器根据电能传输需要实现直流电能双向传输调控；8)涉及的直流导电线路直流电力能源传输线路；9)涉及的通信通道适用直流用电用户的综合能源优化用能中各个系统及设备与综合能源优化用能管理单元间的信息传送通道；10)涉及的燃气输送管道用于燃气的输送；11)涉及的空气输送管道用于空气的输送；12)涉及的导光通道用于传导太阳光；13)涉及的综合能源优化用能管理单元①优化目标min(F_all),F_all＝F_buy+F_battery+F_EV+F_air.heater+F_ad+F_fridge+F_wind+F_gas  (1)公式(1)中：“min”是求最小运算函数，F_all是总用电成本，F_buy是购电用电成本，F_battery是储能系统使用成本，F_EV是电动汽车电池使用成本，F_air.heater是空气能热水系统使用成本，F_ad是空调使用成本，F_fridge是冰箱使用成本，F_wind是冬季补风系统使用成本，F_gas是燃气发电系统的使用成本；公式(2)中，“∑”是求和运算符号，P_buy(t)是购电用电总电量，C_buy(t)是购电用电单价，t是单位时间段，T是总时间(T∈[1,10000])；公式(3)中，P_battery(t)是储能系统充放电功率，且定义放电为正值，充电为负值，C_{dep‑battery}是储能系统单位充放电折算成本；公式(4)中，P_EV(t)是电动汽车充放电功率，且定义充电为正值，放电为负值，C_EV(t)是电动汽车单位充放电成本；公式(5)中，P_air.heater(t)是空气能热水系统用电功率，C_air.heater(t)是空气能热水系统单位用电成本；公式(6)中，P_ad(t)是空调用电功率，C_ad(t)是空调单位用电成本；公式(7)中，P_fridge(t)是电冰箱用电功率，C_fridge(t)是电冰箱单位用电成本；公式(8)中，P_wind(t)是冬季补风系统用电功率，C_wind(t)是冬季补风系统单位用电成本；公式(9)中，P_gas(t)是燃气功率，C_dep‑gas(t)是燃气单位功率折旧成本；②约束条件直流‑直流双向变流器工作功率不超过其容量限制值，储能系统容量充电和发电不超过其容量限制值，燃气发电系统工作功率不超过其容量限制值，光伏发电系统工作功率不超过其容量限制值，电动汽车工作功率不超过其容量限制值，照明负荷工作功率不超过其容量限制值，空气能热水系统工作功率不超过其容量限制值，空调工作功率不超过其容量限制值，冰箱工作功率不超过其容量限制值，冬季补风系统工作功率不超过其容量限制值，燃气负荷工作功率不超过其容量限制值，其他直流负荷工作功率不超过其容量限制值；P_generate＝P_L  (10)公式(10)中，P_generate发电和购电总功率，P_L是负荷用电总功率；P_gengrate＝P_buy+P_battery+P_gas‑L+P_solar‑L  (11)公式(11)中，P_gas‑L是燃气发电系统发电功率，P_solar‑L是光伏发电系统发电功率；P_L＝P_EV+P_light+P_air.heater+P_ad+P_fridge+P_wind+P_other.load  (12)公式(12)中，P_light是照明负荷用电功率，P_other.load是其他直流电气负荷用电功率。