一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化 調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用發(fā)電裝置廢熱供給熱負(fù)荷，能夠通過(guò)能源的梯級(jí)利用提升系統(tǒng)綜合能源利用 率并降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，微網(wǎng)不僅能消納大量可再生能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能等），還能在保 證電能質(zhì)量的前提下滿足本地負(fù)荷需求。當(dāng)上游配電網(wǎng)發(fā)生故障情況下，微網(wǎng)可切換至孤 島運(yùn)行，保障對(duì)局部區(qū)域關(guān)鍵負(fù)荷的可靠供能，有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。因此，將熱電 聯(lián)供系統(tǒng)與微網(wǎng)相結(jié)合構(gòu)建為熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)具有提升能源利用效率、消納間歇性可 再生能源、改善供電質(zhì)量W及提高供電可靠性等多方面的優(yōu)勢(shì)。微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)冷熱電負(fù)荷具 有不匹配性和隨機(jī)特性，微網(wǎng)熱能和電能供應(yīng)具有禪合關(guān)系，機(jī)組運(yùn)行在不同的熱電生產(chǎn) 狀態(tài)下生產(chǎn)成本最小為目標(biāo)/W協(xié)調(diào)成本最小為目標(biāo)）所需熱電協(xié)調(diào)成本不同，因此， 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法是決定微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題；

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，旨在 解決熱電聯(lián)供型微網(wǎng)熱和電之間的禪合作用及其協(xié)調(diào)成本較高、局限性比較明顯的問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明實(shí)施例是該樣實(shí)現(xiàn)的，一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，該熱 電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法包括熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)成本和熱電聯(lián)供型微 網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本；
[0005] 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)成本包括：從上游配電網(wǎng)購(gòu)電的費(fèi)用、燃?xì)忮仩t、微型燃 氣輪機(jī)的天然氣使用費(fèi)用、風(fēng)電機(jī)組、光伏電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)忮仩t、熱交換器、蓄電 池設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用；
[0006] 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本：針對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)冷熱電負(fù)荷的不匹配性和隨 機(jī)特性，結(jié)合分時(shí)電價(jià)，構(gòu)建熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本函數(shù)；
[0007] 熱電協(xié)調(diào)成本函數(shù)表達(dá)式如下所示；
[000引
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，該熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì) 協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法包括熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)成本和熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成 本； 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)成本包括：從上游配電網(wǎng)購(gòu)電的費(fèi)用、燃?xì)忮仩t、微型燃?xì)廨?機(jī)的天然氣使用費(fèi)用、風(fēng)電機(jī)組、光伏電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)忮仩t、熱交換器、蓄電池設(shè) 備的維護(hù)費(fèi)用； 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本：針對(duì)微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)冷熱電負(fù)荷的不匹配性和隨機(jī)特 性，結(jié)合分時(shí)電價(jià)，構(gòu)建熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本函數(shù)； 熱電協(xié)調(diào)成本函數(shù)表達(dá)式如下所示；
式中，cph; i為第i時(shí)段的購(gòu)電價(jià)格；Csm為第i時(shí)段向電網(wǎng)的售電價(jià)格；Kki*別為第 i時(shí)段的熱電比和熱電負(fù)荷比。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，熱電聯(lián) 供型微網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)成本計(jì)算公式：
式中，Cl為熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)總生產(chǎn)成本；Prau為第i時(shí)段與電網(wǎng)的交換功率，購(gòu) 電為正，售電為負(fù)；PMT;i為第i時(shí)段微型燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率；P gM為第i時(shí)段燃?xì)忮仩t的 輸出功率;Pbt i為第i時(shí)段電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充/放電功率，放電為正，充電為負(fù)；P WT i為第i 時(shí)段風(fēng)電機(jī)組的功率；PPV;i為第i時(shí)段光伏電池的功率；C Ai為第i時(shí)段的購(gòu)電價(jià)格；Csm 為第i時(shí)段的售電價(jià)格；Cgas為天然氣的價(jià)格；Cmt_m、C he_m、Cgb__、Cbt_M、C WT_?、Cpv mi分別為 微型燃?xì)廨啓C(jī)、熱交換器、燃?xì)忮仩t、蓄電池、風(fēng)電機(jī)組以及光伏電池的設(shè)備維護(hù)價(jià)格；nMT、 Ugb、tUe分別為微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)忮仩t和熱交換器的效率；Y MT為微型燃?xì)廨啓C(jī)的熱電 比。
3. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，熱電聯(lián) 供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本的熱電比、熱電負(fù)荷比定義及計(jì)算方法： 熱電比，是指熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電量和供熱量的比值，即供能期間電力與熱力的比值，表 達(dá)式如下所示；
式中，H、P分別為微型燃?xì)廨啓C(jī)的供熱量、發(fā)電量； 熱電負(fù)荷比，是指用戶在不同的時(shí)刻熱量需求與電量需求的比值，表達(dá)式如下所示； Ki=HlliA^i = 1，2,3，···，24 式中，HDi、PDi分別為第i時(shí)段用戶的熱量需求和電量需求。
4. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，熱電聯(lián) 供型微網(wǎng)熱電協(xié)調(diào)成本給出熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方法，多目標(biāo) 優(yōu)化模型： 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)如下所示； f = min (Cl, C2) 式中，CU C2分別為熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)在一天內(nèi)的生產(chǎn)成本和熱電協(xié)調(diào)成本。
5. 如權(quán)利要求4所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，多目標(biāo) 優(yōu)化模型的約束條件： 功率平衡約束：
式中，PDi為時(shí)間段i內(nèi)的電負(fù)荷；η MT為微型燃?xì)廨啓C(jī)的效率；η ndis為蓄電池的 充、放電效率； 熱量平衡約束： Pu, i T MT HE+Pgb, i_HDi - O 式中，HDi為時(shí)間段i內(nèi)的熱負(fù)荷； 與電網(wǎng)交換功率約束： Pex，min彡 式中，min、_分別為在時(shí)間段i內(nèi)熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)和上游配電網(wǎng)之間傳輸功 率的最小值和最大值； 系統(tǒng)運(yùn)行約束：
式中，pΜΤ;_為時(shí)間段i內(nèi)微型燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率的最小值或最大值；Pgbimil^ Pgbimax為時(shí)間段i內(nèi)燃?xì)忮仩t的輸出功率的最小值或最大值；P 1^_或Pbt;_為時(shí)間段i內(nèi) 蓄電池的最小或最大充、放電功率;11^_或w bt，_為蓄電池的最小或最大存儲(chǔ)容量；系統(tǒng)運(yùn) 行約束公式中最后一個(gè)約束條件是為了保證電池儲(chǔ)能初始值和終值相等。
6. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，熱電聯(lián) 供型微網(wǎng)系統(tǒng)包括： 該熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)由電能部分和熱能部分兩部分組成： 電能部分包括：用戶的用電負(fù)荷由風(fēng)電機(jī)組、光伏電池、電池儲(chǔ)能以及微型燃?xì)廨啓C(jī)供 給，風(fēng)電機(jī)組、光伏電池利用可再生能源為用戶供電；蓄電池的充電狀態(tài)根據(jù)熱電聯(lián)供型微 網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；電能部分和上游配電網(wǎng)進(jìn)行雙向電功率交換；當(dāng)發(fā)電量 大于電負(fù)荷量時(shí)可向上游配電網(wǎng)反供電，當(dāng)發(fā)電量小于電負(fù)荷量時(shí)可從電網(wǎng)購(gòu)電； 熱能部分包括：用戶的熱負(fù)荷由系統(tǒng)內(nèi)微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃?xì)忮仩t供給；微型燃?xì)廨啓C(jī) 和燃?xì)忮仩t利用一次能源天然氣作為其動(dòng)力來(lái)源。
7.如權(quán)利要求6所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，風(fēng)電機(jī) 組和光伏電池連接逆變器，逆變器連接蓄電池，逆變器和蓄電池連接電負(fù)荷，微燃機(jī)連接蓄 電池和熱交換器，熱交換器和燃?xì)忮仩t連接熱負(fù)荷。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，構(gòu)建了包含風(fēng)電機(jī)組、光伏電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)忮仩t、蓄電池以及熱電負(fù)荷在內(nèi)的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)；隨后，在預(yù)測(cè)未來(lái)一天(24小時(shí))風(fēng)電、光伏功率以及熱電負(fù)荷的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了可綜合考慮熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行成本和熱電協(xié)調(diào)成本的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，并通過(guò)步長(zhǎng)控制原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行求解。本發(fā)明所提熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法可提高熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的綜合經(jīng)濟(jì)性，對(duì)含可再生能源的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)的能量管理具有一定的指導(dǎo)意義。
【IPC分類】G06Q50-06, G06Q10-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104537443
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510008383
【發(fā)明人】戚艷, 時(shí)燕新, 李國(guó)棟, 王旭東, 劉濤
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月8日