本發(fā)明涉及能源系統(tǒng)，尤其涉及一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、在變工況綜合能源系統(tǒng)中，綜合能源系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備在不同環(huán)境、負(fù)載率下的效率存在明顯差異，例如，燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)組等設(shè)備的效率會(huì)隨著工況的變化而變化，根據(jù)設(shè)備的負(fù)載率-效率特性，當(dāng)設(shè)備的負(fù)荷很低時(shí)，設(shè)備的實(shí)際效率也非常小，且一些設(shè)備在低功率運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多能量消耗和碳排放，這會(huì)降低綜合能源系統(tǒng)的效率。

2、因此，亟需提供一種方案改善上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法，用以改善上述背景技術(shù)中存在的問(wèn)題。

2、本發(fā)明提供的一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法采用如下的技術(shù)方案：

3、基于設(shè)備的年運(yùn)算成本節(jié)約率、一次能源節(jié)約率和二氧化碳減排率獲取目標(biāo)函數(shù)，基于能量平衡約束、儲(chǔ)能裝置約束和面積約束獲取第一約束條件，并基于所述第一約束條件對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行迭代尋優(yōu)獲取最優(yōu)容量，其中，所述設(shè)備由生產(chǎn)型設(shè)備和轉(zhuǎn)換型設(shè)備組成；

4、基于所述生產(chǎn)型設(shè)備的負(fù)載效率函數(shù)和所述轉(zhuǎn)換型設(shè)備的溫度效率函數(shù)獲取變效率模型，基于所述變效率模型和分時(shí)出力約束對(duì)所述第一約束條件進(jìn)行更新獲取第二約束條件，并基于所述第二約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行迭代尋優(yōu)獲取最優(yōu)分時(shí)出力約束。

5、本發(fā)明提出的一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法的有益效果在于：首先，考慮了溫度和負(fù)載率對(duì)設(shè)備效率的影響，有效減少了設(shè)備在低負(fù)載率下運(yùn)行的情況，更為符合實(shí)際生活；其次，根據(jù)不同的季節(jié)設(shè)置分時(shí)出力約束，對(duì)設(shè)備的調(diào)度更加精確。

6、可選的，基于設(shè)備的年運(yùn)算成本節(jié)約率、一次能源節(jié)約率和二氧化碳減排率獲取目標(biāo)函數(shù)時(shí)，其中，

7、所述年運(yùn)算成本節(jié)約率pecsr的表達(dá)式為：

8、

9、其中，fb(sp)為sp系統(tǒng)鍋爐所消耗的燃料，fb(cchp)為cchp系統(tǒng)鍋爐所消耗的燃料，egrid(sp)為sp系統(tǒng)的電網(wǎng)購(gòu)電量，egrid(cchp)為cchp系統(tǒng)的電網(wǎng)購(gòu)電量，ηgrid(sp)為sp系統(tǒng)考慮電網(wǎng)損失的輸配電效率，ηgrid(cchp)為cchp系統(tǒng)考慮電網(wǎng)損失的輸配電效率，fgt(cchp)為cchp系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)所消耗的燃料。

10、所述一次能源節(jié)約率atcsr的表達(dá)式為：

11、

12、其中，i為設(shè)備的總個(gè)數(shù)，ii為設(shè)備i的容量，ai為單位容量成本，r為年利率，l為年限，omi為設(shè)備i年維護(hù)成本占設(shè)備投資的比例，η1為天然氣價(jià)格，η2為電網(wǎng)購(gòu)電電價(jià)，eloss為系統(tǒng)浪費(fèi)的電量，qloss為系統(tǒng)浪費(fèi)的熱量，p1為浪費(fèi)電量的懲罰系數(shù)，p2為浪費(fèi)熱量的懲罰系數(shù)。

13、所述二氧化碳減排率cdesr的表達(dá)式為：

14、

15、其中，μ1為燃燒天然氣co2排放系數(shù)，μ2為電網(wǎng)購(gòu)電co2排放系數(shù)。

16、所述目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

17、objective＝ω1pecsr+ω2atcsr+ω3cdesr；

18、其中，ω1、ω2和ω3分別為年運(yùn)算成本節(jié)約率、一次能源節(jié)約率和二氧化碳減排率的權(quán)重，objective為目標(biāo)函數(shù)。

19、可選的，所述生產(chǎn)型設(shè)備包括：燃?xì)廨啓C(jī)gt、光伏發(fā)電板pv、太陽(yáng)能集熱器st、補(bǔ)燃鍋爐gb；所述轉(zhuǎn)換型設(shè)備包括：電制冷機(jī)ec、吸收式制冷機(jī)ac、儲(chǔ)熱罐tst、蓄電池ba、換熱器he。

20、可選的，所述第二約束條件由能量平衡約束、儲(chǔ)能裝置約束、面積約束和分時(shí)出力約束組成。

21、可選的，所述儲(chǔ)能裝置約束由電能約束和能量約束組成，其中，

22、所述電能約束的表達(dá)式為：

23、

24、其中，ebat(t)為t時(shí)刻蓄電池中已有的電量；和為t時(shí)刻蓄電池的充放功率；和蓄電池的充放效率；和為充放二進(jìn)制變量；

25、所述能量約束的表達(dá)式為：

26、

27、其中，qtst(t)為t時(shí)刻儲(chǔ)熱罐中已有的熱量；和為t時(shí)刻儲(chǔ)熱罐的充放功率；和為儲(chǔ)熱罐的充放效率；和為充放二進(jìn)制變量。

28、可選的，所述面積約束的表達(dá)式為：

29、apv+ast≤atotal；

30、其中，apv為光伏板鋪設(shè)面積，ast為太陽(yáng)能集熱器鋪設(shè)面積，atotal為園區(qū)能夠提供光伏與太陽(yáng)能集熱器的總面積。

31、可選的，所述分時(shí)出力約束的表達(dá)式為：

32、

33、其中，ηgt,e為燃?xì)廨啓C(jī)的電效率，ηgt,r為燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率，copec為電制冷機(jī)的效率，fec為電制冷機(jī)的負(fù)載率，fgt為燃?xì)廨啓C(jī)的負(fù)載率，xgt為燃?xì)廨啓C(jī)的出力約束，xec為電制冷機(jī)的出力約束，a1、b1、c1、d1、a2、b2、c2、d2、a4、b4、c4為擬合系數(shù)，tout為環(huán)境溫度。

34、可選的，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)載率fgt大于燃?xì)廨啓C(jī)的出力約束xgt時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)才可以工作；當(dāng)電制冷機(jī)負(fù)載率fec大于電制冷機(jī)的出力約束xec時(shí)，電制冷機(jī)才可以工作。

35、可選的，基于所述第二約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行迭代尋優(yōu)獲取最優(yōu)分時(shí)出力約束時(shí)，是利用cplex求解器求解的，所述最優(yōu)分時(shí)出力約束為燃?xì)廨啓C(jī)和電制冷機(jī)在過(guò)渡季、冬季、夏季的最優(yōu)分時(shí)出力約束，表達(dá)式為：

36、

37、其中，xgt*表示燃?xì)廨啓C(jī)在過(guò)渡季、冬季、夏季的最優(yōu)分時(shí)出力約束，xec*表示電制冷機(jī)在過(guò)渡季、冬季、夏季的最優(yōu)分時(shí)出力約束，s.t(2)表示第二約束條件。

技術(shù)特征：

1.一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于，基于設(shè)備的年運(yùn)算成本節(jié)約率、一次能源節(jié)約率和二氧化碳減排率獲取目標(biāo)函數(shù)時(shí)，其中，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于，所述生產(chǎn)型設(shè)備包括：燃?xì)廨啓C(jī)gt、光伏發(fā)電板pv、太陽(yáng)能集熱器st、補(bǔ)燃鍋爐gb；所述轉(zhuǎn)換型設(shè)備包括：電制冷機(jī)ec、吸收式制冷機(jī)ac、儲(chǔ)熱罐tst、蓄電池ba、換熱器he。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于，所述第二約束條件由能量平衡約束、儲(chǔ)能裝置約束、面積約束和分時(shí)出力約束組成。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于，所述儲(chǔ)能裝置約束由電能約束和能量約束組成，其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于，所述面積約束的表達(dá)式為：

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于，所述分時(shí)出力約束的表達(dá)式為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)載率fgt大于燃?xì)廨啓C(jī)的出力約束xgt時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)才可以工作；當(dāng)電制冷機(jī)負(fù)載率fec大于電制冷機(jī)的出力約束xec時(shí)，電制冷機(jī)才可以工作。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法，其特征在于，基于所述第二約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行迭代尋優(yōu)獲取最優(yōu)分時(shí)出力約束時(shí)，是利用cplex求解器求解的，所述最優(yōu)分時(shí)出力約束為燃?xì)廨啓C(jī)和電制冷機(jī)在過(guò)渡季、冬季、夏季的最優(yōu)分時(shí)出力約束，表達(dá)式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種考慮設(shè)備分時(shí)出力約束的綜合能源系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化方法，涉及能源系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，包括：S1、基于設(shè)備的年運(yùn)算成本節(jié)約率、一次能源節(jié)約率和二氧化碳減排率獲取目標(biāo)函數(shù)，基于能量平衡約束、儲(chǔ)能裝置約束和面積約束獲取第一約束條件，并基于所述第一約束條件對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行迭代尋優(yōu)獲取最優(yōu)容量；S2、基于所述生產(chǎn)型設(shè)備的負(fù)載效率函數(shù)和所述轉(zhuǎn)換型設(shè)備的溫度效率函數(shù)獲取變效率模型，基于所述變效率模型和分時(shí)出力約束對(duì)所述第一約束條件進(jìn)行更新獲取第二約束條件，并基于所述第二約束條件對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行迭代尋優(yōu)獲取最優(yōu)分時(shí)出力約束。本發(fā)明將分時(shí)出力約束運(yùn)用在變工況綜合能源系統(tǒng)中，提高了綜合能源系統(tǒng)的調(diào)度的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：陳心涵,張忠會(huì),王昭軍,熊英挺,盧仲寧,陳葉,闕曉宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南昌大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30