本發(fā)明涉及微能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種獨立微能源網(wǎng)及其優(yōu)化配置方法。

背景技術(shù)：

隨著能源危機和環(huán)境污染問題的日益嚴重，能源互聯(lián)網(wǎng)的概念受到了廣泛的關(guān)注。其中，微能源網(wǎng)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成形式，將是未來能源系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢。然而，微能源網(wǎng)的基本理念、尤其是獨立微能源網(wǎng)的整體架構(gòu)設(shè)計以及具體技術(shù)方案實現(xiàn)等相關(guān)工作均處于起步階段，有待進一步深入研究。

但是當(dāng)前針對微電網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計，從架構(gòu)設(shè)計到優(yōu)化模型建立等各個方面都只針對電能網(wǎng)絡(luò)和電力設(shè)備而言，只包含對于單一能量形式的相關(guān)處理，無法做到多種能量形式的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，致使適用范圍小，不利于推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種獨立微能源網(wǎng)，可有效協(xié)調(diào)多種能量形式，擴大適用范圍。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種獨立微能源網(wǎng)，所述獨立微能源網(wǎng)與負載連接，其中，所述獨立微能源網(wǎng)包括：

風(fēng)力發(fā)電裝置，用于通過風(fēng)能發(fā)電；

光伏發(fā)電裝置，用于通過太陽能發(fā)電；

非補燃式壓縮空氣蓄能裝置，用于在壓縮空氣發(fā)電的過程中產(chǎn)生電能、熱能和冷能；所述風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置及負載連接，為所述負載提供電能；

蓄熱槽，用于存儲熱能；所述蓄熱槽、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置及負載連接，用于為所述負載提供熱能；

制冷裝置，用于產(chǎn)生冷能；所述制冷裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置及負載連接，用于為所述負載提供冷能。

可選的，所述獨立微能源網(wǎng)還包括：

控制裝置，分別與所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置、蓄熱槽及制冷裝置連接，用于控制所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置優(yōu)先為所述負載提供熱能，并在所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置中熱能不足時，控制所述蓄熱槽為所述負載提供熱能；以及用于控制所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置優(yōu)先為所述負載提供冷能，并在所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置中冷能不足時，控制所述制冷裝置為所述負載提供冷能。

可選的，所述風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置及負載通過交流配電網(wǎng)絡(luò)連接。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明獨立微能源網(wǎng)通過設(shè)置風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置、蓄熱槽及制冷裝置分別為負載提供能量，實現(xiàn)風(fēng)能、光能、壓縮空氣產(chǎn)生的能量等多種能量協(xié)調(diào)工作，從而可有效擴大適用范圍。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種獨立微能源網(wǎng)的優(yōu)化配置方法，協(xié)調(diào)多種能量形式，并對其進行最優(yōu)配置，提高優(yōu)化配置程度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種獨立微能源網(wǎng)的優(yōu)化配置方法，所述優(yōu)化配置方法包括：

步驟一：分別構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)電模型、光伏發(fā)電裝置的光伏模型、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的蓄能模型及蓄熱槽的蓄熱模型；

步驟二：建立基于風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置、蓄熱槽及制冷裝置的年度等效成本的優(yōu)化模型；

步驟三：基于所述年度等效成本的優(yōu)化模型、采用粒子群優(yōu)化算法，對風(fēng)電模型、光伏模型、蓄能模型及蓄熱模型進行求解，獲得最優(yōu)解；

步驟四：基于所述最優(yōu)解分別對風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置及蓄熱槽進行優(yōu)化配置。

可選的，在步驟一中：

基于以下公式構(gòu)建所述風(fēng)電模型：

其中，P_WT為在當(dāng)前時刻風(fēng)力發(fā)電裝置的實際輸出功率；P_N為風(fēng)力發(fā)電裝置的額定輸出功率；v為當(dāng)前時刻的風(fēng)速；v_ci為切入風(fēng)速；v_co為切出風(fēng)速；v_N為額定風(fēng)速；

基于以下公式構(gòu)建所述光伏模型：

其中，P_PV為在當(dāng)前時刻光伏發(fā)電裝置的實際輸出功率；G為當(dāng)前時刻的光照強度；下標STC表示標準測試環(huán)境；P_STC為單個光伏發(fā)電裝置在標準測試環(huán)境中的最大輸出功率；G_STC為標準測試環(huán)境下的光照強度；

基于以下公式構(gòu)建所述蓄能模型：

其中，SOC_CAES(t)和SOC_CAES(t-1)分別表示在t和t-1時刻時非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的荷電狀態(tài)；Δt表示t時刻與t-1時刻的時間差，P_CAES(t)是非補燃式壓縮空氣蓄能裝置在t時刻的輸出或輸入的電功率，數(shù)值為正時表示輸出電功率，為負時表示輸入電功率；和分別表示非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的充、放電效率；E_CAESN為非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的額定容量；

所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的荷電狀態(tài)的約束條件為：

其中，和分別為非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的荷電狀態(tài)的上限值和下限值；和分別表示所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置在計算周期始、末的荷電狀態(tài)；

基于以下公式構(gòu)建所述蓄熱模型：

其中，SOC_TST(t)和SOC_TST(t-1)分別表示在t和t-1時刻時蓄熱槽的荷熱狀態(tài)；α為蓄熱槽的自放熱率；Q^h_TST(t)是蓄熱槽在t時刻的輸出或輸入的熱功率，數(shù)值為正時表示輸出熱功率，為負時表示輸入熱功率；和分別表示蓄熱槽充、放熱的效率；E_TSTN為蓄熱槽的額定容量；

所述蓄熱槽的荷熱狀態(tài)的約束條件為：

其中，和分別為蓄熱槽的荷熱狀態(tài)的上限值和下限值；和分別表示蓄熱槽在計算周期始、末的荷熱狀態(tài)。

可選的，根據(jù)以下公式確定所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的放電效率

其中，μ為補燃比，表示在所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置運行過程中用于補燃加熱的熱量與以最大的電換電儲能效率運行時需要的補燃熱量的比值，取值范圍為[0,1]，a、b分別表示由所述壓縮空氣儲能裝置決定的常數(shù)。

可選的，基于以下公式分別確定所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置儲存的熱功率Q^h_CAES及排氣產(chǎn)生的冷功率Q^c_CAES：

其中，μ為補燃比，表示在所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置運行過程中用于補燃加熱的熱量與以最大的電換電儲能效率運行時需要的補燃熱量的比值，取值范圍為[0,1]，c、d、e、f為四個由所使用的非補燃式壓縮空氣蓄能裝置決定的常數(shù)。

可選的，所述年度等效成本的優(yōu)化模型的建立方法包括：

步驟21：根據(jù)以下公式分別確定風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置、蓄熱槽及制冷裝置的年度等效成本C_k：

其中，和分別為初始建設(shè)成本和每年的運維成本，與配置的容量有關(guān)；r_k為貼現(xiàn)率；m_k為使用年限，k為常數(shù)，k＝1,2,3,4,5，其中，k＝1表示風(fēng)力發(fā)電裝置，C₁＝C_WT；k＝2表示光伏發(fā)電裝置，C₂＝C_PV；k＝3表示非補燃式壓縮空氣蓄能裝置，C₃＝C_CAES；k＝4表示蓄熱槽，C₄＝C_TST；k＝5表示制冷裝置，C₅＝C_AC；其中，C_WT、C_PV、C_CAES、C_TST、C_AC分別為風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置、蓄熱槽及制冷裝置年度等效成本；

步驟22：根據(jù)以下公式確定獨立微能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的年度等效成本的最優(yōu)值：

minC＝C_WT+C_PV+C_CAES+C_TST+C_AC————公式(11)；

步驟23：根據(jù)以下公式確定所述年度等效成本的最優(yōu)值對應(yīng)的約束條件：

其中，P_imax和P_omax分別為非補燃式壓縮空氣蓄能裝置充、放電功率的上限，與配置的容量有關(guān)；

其中，Q^h_imax和Q^h_omax分別為蓄熱槽充、放熱功率的上限，與配置的容量有關(guān)；

其中，P_PV(t)、P_WT(t)和P_CAES(t)分別表示光伏發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置和非補燃式壓縮空氣蓄能裝置在t時刻輸出的電功率；P_CAES(t)值為負時表示儲存的電功率；Q^h_TST(t)和Q^h_CAES(t)分別表示蓄熱槽和非補燃式壓縮空氣蓄能裝置在t時刻輸出的熱功率；Q^h_TST(t)值為負時表示儲存的熱功率；Q^c_AC(t)和Q^c_CAES(t)分別表示制冷裝置和非補燃式壓縮空氣蓄能裝置在t時刻輸出的冷功率；COP_AC為制冷裝置的熱力系數(shù)；P_E(t)、Q^h_H(t)和Q^c_C(t)分別表示當(dāng)前時刻的電負荷、熱負荷和冷負荷。

可選的，在執(zhí)行步驟三之前，所述優(yōu)化配置方法還包括：

分別選擇電負荷/熱負荷及電負荷/冷負荷比例不同時的典型日，進行不同補燃比μ下的多次優(yōu)化求解；

分析不同電負荷/熱負荷及電負荷/冷負荷比值的情況下，非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的最佳補燃比，以及是否需要借助蓄熱槽來滿足熱負荷需求及借助制冷裝置來滿足冷負荷需求；

確定在不同電負荷/熱負荷及電負荷/冷負荷比值時應(yīng)采用的補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)。

可選的，所述獲得最優(yōu)解的方法包括：

從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取一年的風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電量、光伏發(fā)電裝置的發(fā)電量及負載的運行數(shù)據(jù)；

從所述一年的風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電量、光伏發(fā)電裝置的發(fā)電量及負載的運行數(shù)據(jù)中隨機選擇設(shè)定天數(shù)內(nèi)的數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述在不同電負荷/熱負荷及電負荷/冷負荷比值時應(yīng)采用的補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)確定所述設(shè)定天數(shù)內(nèi)的數(shù)據(jù)對應(yīng)的補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)；

將所述設(shè)定天數(shù)內(nèi)的數(shù)據(jù)對應(yīng)的補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)代入到所述年度等效成本的優(yōu)化模型中，采用采用粒子群優(yōu)化算法進行迭代運算；

判斷當(dāng)前迭代次數(shù)是否達到設(shè)定閾值，如果是，則輸出當(dāng)前補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)為最優(yōu)解。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明獨立微能源網(wǎng)的優(yōu)化配置方法通過設(shè)置風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置、蓄熱槽及制冷裝置分別為負載提供能量，實現(xiàn)風(fēng)能、光能、壓縮空氣產(chǎn)生的能量等多種能量的協(xié)調(diào)工作，從而可有效擴大適用范圍；進一步地，通過構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)電模型、光伏發(fā)電裝置的光伏模型、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的蓄能模型、蓄熱槽的蓄熱模型、年度等效成本的優(yōu)化模型，以年度等效成本最低為目標、采用粒子群優(yōu)化算法，對風(fēng)電模型、光伏模型、蓄能模型及蓄熱模型進行優(yōu)化配置，可提高優(yōu)化配置程度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例獨立微能源網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明獨立微能源網(wǎng)的優(yōu)化配置方法的流程圖；

圖4為獲得最優(yōu)解的流程圖。

符號說明：

負載—1，風(fēng)力發(fā)電裝置—2，光伏發(fā)電裝置—3，非補燃式壓縮空氣儲能裝置—4，電動機—41，空氣壓縮機—42，第一換熱器—43，儲氣室—44，第二換熱器—44，透平裝置—45，發(fā)電裝置—46，蓄熱槽—5，制冷裝置—6。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種獨立微能源網(wǎng)，通過設(shè)置風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置、蓄熱槽及制冷裝置分別為負載提供能量，實現(xiàn)風(fēng)能、光能、壓縮空氣產(chǎn)生的能量等多種能量協(xié)調(diào)工作，從而可有效擴大適用范圍。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發(fā)明獨立微能源網(wǎng)與負載1連接。其中，本發(fā)明獨立微能源網(wǎng)包括風(fēng)力發(fā)電裝置2、光伏發(fā)電裝置3、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置(Non-supplementary Fired Compressed Air Energy Storage，簡稱NF-CAES)4、蓄熱槽5及制冷裝置6。其中，所述風(fēng)力發(fā)電裝置2用于通過風(fēng)能發(fā)電，所述光伏發(fā)電裝置3用于通過太陽能發(fā)電，所述NF-CAES 4用于在壓縮空氣發(fā)電的過程中產(chǎn)生電能、熱能和冷能；所述蓄熱槽5用于存儲熱能，所述制冷裝置6用于產(chǎn)生冷能；所述風(fēng)力發(fā)電裝置2、光伏發(fā)電裝置3、NF-CAES 4及負載1連接，為所述負載提供電能；所述蓄熱槽5、NF-CAES 4及負載1連接，用于為所述負載提供熱能；所述制冷裝置6、NF-CAES 4及負載1連接，用于為所述負載提供冷能。

其中，所述風(fēng)力發(fā)電裝置2、光伏發(fā)電裝置3、NF-CAES 4構(gòu)成電能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？紤]到應(yīng)用地點的發(fā)展水平，在最大限度上降低建設(shè)和運維成本，所述風(fēng)力發(fā)電裝置2、光伏發(fā)電裝置3、NF-CAES 4及負載1通過交流配電網(wǎng)絡(luò)連接。所述蓄熱槽5、NF-CAES 4形成熱能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述制冷裝置6、NF-CAES4形成冷能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在本實施例中，所述風(fēng)力發(fā)電裝置2為小型風(fēng)機，所述制冷裝置6為吸收式制冷機，但并不以此為限。

進一步地，本發(fā)明獨立微能源網(wǎng)的電能主要由風(fēng)力發(fā)電裝置2、光伏發(fā)電裝置3提供，在配有NF-CAES 4，從而可保證電能供應(yīng)的穩(wěn)定和可靠，從而能夠很好的實現(xiàn)獨立運行。

優(yōu)選方案，本發(fā)明獨立微能源網(wǎng)還包括控制裝置(圖中未示處)，所述控制裝置分別與所述NF-CAES 4、蓄熱槽5及制冷裝置6連接，用于控制所述NF-CAES 4優(yōu)先為所述負載1提供熱能，并在所述NF-CAES 4中熱能不足時，控制所述蓄熱槽5為所述負載1提供熱能；以及用于控制所述NF-CAES 4優(yōu)先為所述負載1提供冷能，并在所述NF-CAES 4中冷能不足時，控制所述制冷裝置6為所述負載1提供冷能。

所述NF-CAES 4采用回?zé)峒夹g(shù)，收集并存儲儲能時空氣壓縮過程中產(chǎn)生的壓縮熱，待系統(tǒng)釋能時用存儲的壓縮熱加熱進入透平裝置中的高壓空氣。如圖2所示，所述NF-CAES 4包括電動機41、空氣壓縮機42、第一換熱器43、儲氣室44、第二換熱器45、透平裝置46及發(fā)電機47。

其中，所述電動機41與空氣壓縮機42連接，為空氣壓縮機42壓縮空氣提供動力；所述空氣壓縮機42分別與儲熱裝置(圖中未示處)和儲氣室44連接，用于將在壓縮空氣過程中產(chǎn)生的壓縮熱能儲存在所述儲熱裝置中，并將壓縮后的空氣輸送至所述儲氣室44中；所述透平裝置46分別與所述儲氣室44、發(fā)電機47和儲熱裝置連接，用于通過將儲熱裝置中壓縮熱能在所述述透平裝置對高壓氣體加熱，以推動發(fā)電機47發(fā)電。

優(yōu)選地，所述NF-CAES 4還包括第一換熱器43，所述第一換熱器設(shè)置在所述空氣壓縮機42與所述儲氣室44之間。此外，所述NF-CAES 4還包括第二換熱器45，所述第二換熱器45設(shè)在所述儲氣室44與透平裝置46中。

工作時，通過電動機41為空氣壓縮機42提供動力，壓縮后高壓空氣通過第一換熱器45存于儲氣室44中，同時在壓縮空氣的過程接近絕熱，產(chǎn)生大量的壓縮熱能，被存儲在相應(yīng)的儲熱裝置中。在釋能時，高壓空氣從儲氣室44釋放，通過第二換熱器45，進入到透平裝置46，同時利用存儲的壓縮熱能在透平裝置46中加熱，高壓加熱氣體驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電；與此同時，在加熱高壓氣體的過程中，產(chǎn)生冷能供用戶使用。

其中，在本實施例中，所述儲氣室44采用管線鋼陣列儲氣。通過采用管線鋼陣列儲氣的方式儲氣，相對于建造大量儲氣罐而言，安全可靠，且可大幅度地降低工程造價。

優(yōu)選地，在本實施例中，所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子為內(nèi)置式永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可有效解決磁橋承擔(dān)離心力和減弱磁阻轉(zhuǎn)矩等問題。進一步地，所述轉(zhuǎn)子的表面涂覆有一層吸熱發(fā)光材料涂層，將轉(zhuǎn)子的熱在真空環(huán)境下傳遞到定子殼體，從而快速散發(fā)渦流產(chǎn)生的熱量。

NF-CAES結(jié)構(gòu)緊湊簡單，不僅消除了對燃料的依賴，實現(xiàn)了有害氣體零排放，同時還可以利用壓縮熱和透平裝置的低溫排氣對外供暖和供冷，具備冷熱電三聯(lián)供的能力。

此外，本發(fā)明還提供一種獨立微能源網(wǎng)的優(yōu)化配置方法，通過設(shè)置風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置、蓄熱槽及制冷裝置分別為負載提供能量，實現(xiàn)風(fēng)能、光能、壓縮空氣產(chǎn)生的能量等多種能量的協(xié)調(diào)工作，從而可有效擴大適用范圍；進一步地，通過構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)電模型、光伏發(fā)電裝置的光伏模型、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的蓄能模型、蓄熱槽的蓄熱模型、年度等效成本的優(yōu)化模型，以年度等效成本最低為目標、采用粒子群優(yōu)化算法，對風(fēng)電模型、光伏模型、蓄能模型及蓄熱模型進行優(yōu)化配置，可提高優(yōu)化配置程度。

如圖3所示，本發(fā)明獨立微能源網(wǎng)的優(yōu)化配置方法包括：

步驟100：分別構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)電模型、光伏發(fā)電裝置的光伏模型、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的蓄能模型及蓄熱槽的蓄熱模型；

步驟200：建立基于風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置、蓄熱槽及制冷裝置的年度等效成本的優(yōu)化模型；

步驟300：基于所述年度等效成本的優(yōu)化模型、采用粒子群優(yōu)化算法，對風(fēng)電模型、光伏模型、蓄能模型及蓄熱模型進行求解，獲得最優(yōu)解；

步驟400：基于所述最優(yōu)解分別對風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置及蓄熱槽進行優(yōu)化配置。

步驟100包括：

步驟101：基于以下公式構(gòu)建所述風(fēng)電模型：

其中，P_WT為在當(dāng)前時刻風(fēng)力發(fā)電裝置的實際輸出功率；P_N為風(fēng)力發(fā)電裝置的額定輸出功率；v為當(dāng)前時刻的風(fēng)速；v_ci為切入風(fēng)速；v_co為切出風(fēng)速；v_N為額定風(fēng)速。

步驟102：基于以下公式構(gòu)建所述光伏模型：

其中，P_PV為在當(dāng)前時刻光伏發(fā)電裝置的實際輸出功率；G為當(dāng)前時刻的光照強度；下標STC表示標準測試環(huán)境；P_STC為單個光伏發(fā)電裝置在標準測試環(huán)境中的最大輸出功率；G_STC為標準測試環(huán)境下的光照強度。其中，在本實施例中，所述標準測試環(huán)境為光照強度為1KW/m²，溫度為25℃。

步驟103：基于以下公式構(gòu)建所述蓄能模型：

其中，SOC_CAES(t)和SOC_CAES(t-1)分別表示在t和t-1時刻時非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的荷電狀態(tài)；Δt表示t時刻與t-1時刻的時間差，P_CAES(t)是非補燃式壓縮空氣蓄能裝置在t時刻的輸出或輸入的電功率，數(shù)值為正時表示輸出電功率，為負時表示輸入電功率；和分別表示非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的充、放電效率；E_CAESN為非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的額定容量；

所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的荷電狀態(tài)的約束條件為：

其中，和分別為非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的荷電狀態(tài)的上限值和下限值；和分別表示所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置在計算周期始、末的荷電狀態(tài)。

步驟104：基于以下公式構(gòu)建所述蓄熱模型：

其中，SOC_TST(t)和SOC_TST(t-1)分別表示在t和t-1時刻時蓄熱槽的荷熱狀態(tài)；α為蓄熱槽的自放熱率；Q^h_TST(t)是蓄熱槽在t時刻的輸出或輸入的熱功率，數(shù)值為正時表示輸出熱功率，為負時表示輸入熱功率；和分別表示蓄熱槽充、放熱的效率；E_TSTN為蓄熱槽的額定容量；

所述蓄熱槽的荷熱狀態(tài)的約束條件為：

其中，和分別為蓄熱槽的荷熱狀態(tài)的上限值和下限值；和分別表示蓄熱槽在計算周期始、末的荷熱狀態(tài)。

進一步地，根據(jù)以下公式確定所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的放電效率其中，μ為補燃比，表示在所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置運行過程中用于補燃加熱的熱量與以最大的電換電儲能效率運行時需要的補燃熱量的比值，取值范圍為[0,1]，a、b分別表示由所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置決定的常數(shù)。

基于以下公式分別確定所述非補燃式壓縮空氣蓄能裝置儲存的熱功率Q^h_CAES及排氣產(chǎn)生的冷功率Q^c_CAES：

其中，c、d、e、f為四個由所使用的非補燃式壓縮空氣蓄能裝置決定的常數(shù)。

本發(fā)明以年度等效成本最小值為優(yōu)化目標，以冷、熱、電負荷決定的輸出功率約束和各設(shè)備的運行約束為約束條件，建立獨立微能源網(wǎng)的容量優(yōu)化配置模型。具體的，在步驟200中，所述年度等效成本的優(yōu)化模型的建立方法包括：

步驟21：根據(jù)以下公式分別確定風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置、蓄熱槽及制冷裝置的年度等效成本C_k：

其中，和分別為初始建設(shè)成本和每年的運維成本，與配置的容量有關(guān)；r_k為貼現(xiàn)率(一般取值為5％)；m_k為使用年限，k為常數(shù)，k＝1,2,3,4,5，其中，k＝1表示風(fēng)力發(fā)電裝置，C₁＝C_WT；k＝2表示光伏發(fā)電裝置，C₂＝C_PV；k＝3表示非補燃式壓縮空氣蓄能裝置，C₃＝C_CAES；k＝4表示蓄熱槽，C₄＝C_TST；k＝5表示制冷裝置，C₅＝C_AC；其中，C_WT、C_PV、C_CAES、C_TST、C_AC分別為風(fēng)力發(fā)電裝置、光伏發(fā)電裝置、非補燃式壓縮空氣蓄能裝置、蓄熱槽及制冷裝置年度等效成本。

步驟22：根據(jù)以下公式確定獨立微能源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的年度等效成本的最優(yōu)值：

minC＝C_WT+C_PV+C_CAES+C_TST+C_AC————公式(11)。

步驟23：根據(jù)以下公式確定所述年度等效成本的最優(yōu)值對應(yīng)的約束條件：

其中，P_imax和P_omax分別為非補燃式壓縮空氣蓄能裝置充、放電功率的上限，與配置的容量有關(guān)；

其中，Q^h_imax和Q^h_omax分別為蓄熱槽充、放熱功率的上限，與配置的容量有關(guān)；

其中，P_PV(t)、P_WT(t)和P_CAES(t)分別表示光伏發(fā)電裝置、風(fēng)力發(fā)電裝置和非補燃式壓縮空氣蓄能裝置在t時刻輸出的電功率；P_CAES(t)值為負時表示儲存的電功率；Q^h_TST(t)和Q^h_CAES(t)分別表示蓄熱槽和非補燃式壓縮空氣蓄能裝置在t時刻輸出的熱功率；Q^h_TST(t)值為負時表示儲存的熱功率；Q^c_AC(t)和Q^c_CAES(t)分別表示制冷裝置和非補燃式壓縮空氣蓄能裝置在t時刻輸出的冷功率；COP_AC為制冷裝置的熱力系數(shù)；P_E(t)、Q^h_H(t)和Q^c_C(t)分別表示當(dāng)前時刻的電負荷、熱負荷和冷負荷。

其中，粒子群優(yōu)化算法(Particle Swarm Optimization，簡稱PSO)，其求解的流程為：

假設(shè)適應(yīng)值函數(shù)(即目標函數(shù))為f(x₁,x₂,…,x_D)，初始化粒子模型即為產(chǎn)生m個粒子組成的粒子群中的每個粒子的位置向量速度向量和當(dāng)前最優(yōu)位置向量同時記錄整個粒子群體的最優(yōu)位置向量

迭代階段計算迭代n+1次時粒子新位置的公式如下：

其中，c₁和c₂是加速因子，用于調(diào)節(jié)粒子飛行的步長，通常取c₁＝c₂＝2；r₁和r₂是[0,1]之間的隨機數(shù)。同時，為了防止粒子由于飛行速度過快而遠離搜索空間，算法中需要適當(dāng)限制粒子的飛行速度。

在執(zhí)行步驟300之前，本發(fā)明獨立微能源網(wǎng)的優(yōu)化配置方法還包括：

分別選擇電負荷/熱負荷及電負荷/冷負荷比例不同的典型日，進行不同補燃比μ下的多次優(yōu)化求解；

分析不同電負荷/熱負荷及電負荷/冷負荷比值的情況下，非補燃式壓縮空氣蓄能裝置的最佳補燃比，以及是否需要借助蓄熱槽來滿足熱負荷需求及借助制冷裝置來滿足冷負荷需求；

確定在不同電負荷/熱負荷及電負荷/冷負荷比值時應(yīng)采用的補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)。

進一步地，如圖4所示，在步驟300中，所述獲得最優(yōu)解的方法包括：

從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取一年的風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電量、光伏發(fā)電裝置的發(fā)電量及負載的運行數(shù)據(jù)；

從所述一年的風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電量、光伏發(fā)電裝置的發(fā)電量及負載的運行數(shù)據(jù)中隨機選擇設(shè)定天數(shù)內(nèi)的數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述在不同電負荷/熱負荷及電負荷/冷負荷比值時應(yīng)采用的補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)確定所述設(shè)定天數(shù)內(nèi)的數(shù)據(jù)對應(yīng)的補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)；

將所述設(shè)定天數(shù)內(nèi)的數(shù)據(jù)對應(yīng)的補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)代入到所述年度等效成本的優(yōu)化模型中，采用采用粒子群優(yōu)化算法進行迭代運算，更新補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)；

判斷當(dāng)前迭代次數(shù)是否達到設(shè)定閾值，如果是，則輸出當(dāng)前補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)為最優(yōu)解。

在本實施例中，所述設(shè)定天數(shù)為10，但并不以此為限，可以根據(jù)實際情況進行調(diào)整。

本發(fā)明通過使用提前確定在不同電負荷/熱負荷及電負荷/冷負荷比值時應(yīng)采用的補燃比以及蓄熱槽和制冷裝置的相關(guān)情況參數(shù)，可降低整體的操作步驟，易于進行調(diào)試，減少美不迭代的耗時。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。