基于冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于分布式冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng) 園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家對節(jié)能減排的高度重視，加之現(xiàn)代電力系統(tǒng)更高的靈活性要求，分布式 冷熱電聯(lián)供（distributed combined cool and heat and power，DCCHP)已得到高度重視。 DCCHP是基于分布式電源的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，它不僅能實(shí)現(xiàn)冷熱與電負(fù)荷的供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)能量 梯級利用，還能減少污染氣體排放，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，分布式冷熱電 三聯(lián)供是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、提高能量利用率的有效手段。
[0003] 智能電網(wǎng)園區(qū)中存在著各種不同類型的用戶，由于用戶類型和用能習(xí)慣的不同， 彼此呈現(xiàn)出來的用能特性曲線也互不相同。在能量消耗的同時(shí)，園區(qū)中也存在著風(fēng)力、光 能、水力、地?zé)岬雀鞣N不同形式的分布式能源。這些能源往往以分布式電源的形式，存在于 智能電網(wǎng)園區(qū)當(dāng)中。當(dāng)前一些技術(shù)僅考慮基于微型燃?xì)廨啓C(jī)的冷熱電三聯(lián)供，對其他一些 聯(lián)供設(shè)備情況考慮不足。如何實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)園區(qū)內(nèi)能源的梯級利用，充分利用不同形式的 分布式能源，發(fā)揮智能電網(wǎng)園區(qū)對能源和多種設(shè)備的管控優(yōu)勢，是擺在智能電網(wǎng)園區(qū)建設(shè) 者面前的一個(gè)突出問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于冷熱電三聯(lián)供的 智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法，用于解決現(xiàn)有的智能電網(wǎng)園區(qū)在冷熱電三聯(lián)供的過 程中僅考慮微型燃?xì)廨啓C(jī)而對智能電網(wǎng)園區(qū)中存在的其他可用作聯(lián)供的設(shè)備考慮不足的 技術(shù)問題。
[0005] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種基于冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法，將智能電網(wǎng)園區(qū) 內(nèi)多類供能設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備作為分布式能源向具有不同負(fù)荷的多種用戶進(jìn)行冷熱電三聯(lián) 供；
[0007] 首先選擇供能設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備及相應(yīng)的容量；然后確定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；結(jié)合所選 供能設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備以及智能電網(wǎng)園區(qū)三者運(yùn)行的約束條件和各類用戶的負(fù)荷曲線，利用 智能優(yōu)化遺傳算法對優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解；
[0008] 實(shí)施過程中，利用求解結(jié)果對供能設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)園區(qū) 能源的優(yōu)化利用。
[0009] 其中，確定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，其步驟包括：
[0010] 步驟（1)、確定智能電網(wǎng)園區(qū)和外部電網(wǎng)的電能交換成本函數(shù)：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法，其特征在于：將智 能電網(wǎng)園區(qū)內(nèi)多類供能設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備作為分布式能源向具有不同負(fù)荷的多種用戶進(jìn)行 冷熱電三聯(lián)供； 首先選擇供能設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備及相應(yīng)的容量；然后確定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；結(jié)合所選供能 設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備以及智能電網(wǎng)園區(qū)三者運(yùn)行的約束條件和各類用戶的負(fù)荷曲線，利用遺傳 算法對優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解獲得日前調(diào)度計(jì)劃； 實(shí)施過程中，利用求解獲得的日前調(diào)度計(jì)劃對供能設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行調(diào)度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法， 其特征在于：所述分布式能源包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)忮仩t、電熱轉(zhuǎn)換設(shè)備、熱儲(chǔ)能設(shè)備及 可再生能源發(fā)電設(shè)備；確定優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)包括以下步驟：確定智能電網(wǎng)園區(qū)和外部電網(wǎng)的 電能交換成本函數(shù)pri Md;確定智能電網(wǎng)園區(qū)內(nèi)微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃?xì)忮仩t的燃料成本函數(shù) PrifUei;確定智能電網(wǎng)園區(qū)能源系統(tǒng)的維護(hù)成本函數(shù)Pri maintain;然后將上述三類成本進(jìn)行 疊加，得到優(yōu)化目標(biāo)函數(shù) min price =min(priGrid+prifuel+p;rimaintain) 〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法， 其特征在于：所述約束條件包括滿足以下4類約束函數(shù)：電功率平衡約束函數(shù)；熱功率平衡 約束函數(shù)；冷功率平衡約束函數(shù)；智能電網(wǎng)園區(qū)內(nèi)分布式能源的的容量約束函數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法， 其特征在于：所述智能電網(wǎng)園區(qū)和外部電網(wǎng)電能交換成本函數(shù)計(jì)算公式如下：
(1) 式中，是逐時(shí)電價(jià)；/1,是智能電網(wǎng)園區(qū)和外部電網(wǎng)的逐時(shí)電力交換值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法， 其特征在于：所述的微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃?xì)忮仩t的燃料成本函數(shù)計(jì)算公式如下：
(2) 式中，為微型燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)于功率和使用燃?xì)獾暮瘮?shù)，單位為kW ;P i為第i臺(tái)微 型燃?xì)廨啓C(jī)的電功率輸出，單位是kW ;ηαιΡ為微型燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)量；cL,是逐時(shí)氣價(jià)； 為第i臺(tái)燃?xì)忮仩t的出力；nb()ilCTi為第i臺(tái)燃?xì)忮仩t的能量轉(zhuǎn)化效率；t是時(shí)間長度，單位 為小時(shí)；Iiler為燃?xì)忮仩t的數(shù)量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法， 其特征在于：所述的智能電網(wǎng)園區(qū)能源系統(tǒng)的維護(hù)成本函數(shù)計(jì)算方法如下：
(3) 式中，Pnirapi為微型燃?xì)廨啓C(jī)的單位功率運(yùn)行維護(hù)成本；p^disfei為可再生能源發(fā)電設(shè) 備的單位功率運(yùn)行維護(hù)成本；Pnisstw為熱儲(chǔ)能設(shè)備的單位功率運(yùn)行維護(hù)成本；P _為電熱轉(zhuǎn) 換設(shè)備的單位功率運(yùn)行維護(hù)成本；Pi為第i臺(tái)微型燃?xì)廨啓C(jī)的電功率輸出，單位是kW ; 為第i臺(tái)可再生能源發(fā)電設(shè)備的電功率輸出，單位是kW ;和//L分別為熱儲(chǔ)能設(shè)備的充 放熱功率，單位是kW ; 為電熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的功率，單位是kW ;ηαιΡ為微型燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)量； ndistai為可再生能源發(fā)電設(shè)備的數(shù)量。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法， 其特征在于：所述電功率平衡約束函數(shù)計(jì)算公式如下：
⑷式中，是智能電網(wǎng)園區(qū)和外部電網(wǎng)的逐時(shí)電力交換值，單位是kW A為第i臺(tái) 微型燃?xì)廨啓C(jī)的電功率輸出，單位是kW;/L"為第i臺(tái)可再生能源發(fā)電設(shè)備的電功率輸出， 單位是kW ; /L,為負(fù)荷值，單位是kW ; 為電熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的功率，單位是kW ;ηαιΡ為微型燃 氣輪機(jī)的數(shù)量；ndistH為可再生能源發(fā)電設(shè)備的數(shù)量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法， 其特征在于：所述熱功率平衡約束函數(shù)計(jì)算公式如下：
(5) 式中，Rt是第i個(gè)微型燃?xì)廨啓C(jī)的產(chǎn)熱值；HLleri為第i個(gè)燃?xì)忮仩t的產(chǎn)熱值； ηEH、n wt分別為電熱轉(zhuǎn)換設(shè)備的效率、熱儲(chǔ)能的放熱效率；為智能電網(wǎng)園區(qū)的逐時(shí)熱 負(fù)荷；η?為微型燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)量；n b()ilOT為燃?xì)忮仩t的數(shù)量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于冷熱電三聯(lián)供的智能電網(wǎng)園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法， 其特征在于：所述冷功率平衡約束函數(shù)計(jì)算公式如下：
(6) 式中，G是第i個(gè)微型燃?xì)廨啓C(jī)通過吸收式制冷機(jī)的尾氣制冷功率；I1qip為微型 燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)量；Cl rf為空調(diào)制冷功率；為智能電網(wǎng)園區(qū)的逐時(shí)冷負(fù)荷。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于冷熱電三聯(lián)供的智能園區(qū)綜合能源優(yōu)化控制方法，針對智能電網(wǎng)園區(qū)冷負(fù)荷、電負(fù)荷、熱負(fù)荷等多種負(fù)荷的特點(diǎn)，結(jié)合冷熱電三聯(lián)供的基本原理和多種設(shè)備的工作特性，實(shí)現(xiàn)多類能源的優(yōu)化利用；進(jìn)行實(shí)施時(shí)，利用以千瓦為計(jì)量單位，結(jié)合各類能源的等值計(jì)算，推動(dòng)能源的優(yōu)化管理。本發(fā)明提供一種有效、實(shí)用、科學(xué)的能源優(yōu)化管理方法，有利于節(jié)能的推廣應(yīng)用。
【IPC分類】G05B13-04
【公開號】CN104730923
【申請?zhí)枴緾N201510056691
【發(fā)明人】徐青山, 曾艾東, 李喜蘭, 林章歲, 王旭東
【申請人】東南大學(xué), 國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 國網(wǎng)天津市電力公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年2月3日