一种基于目标优化的综合能源系统的运行控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114844124A(43)申请公布日2022.08.02(21)申请号202210697657.2H02J3/28(2006.01)(22)申请日2022.06.20G06F30/27(2020.01)G06N3/00(2006.01)(71)申请人中国电力工程顾问集团中南电力设G06F111/04(2020.01)计院有限公司G06F119/06(2020.01)地址430071湖北省武汉市武昌区中南二G06F111/06(2020.01)路12号(72)发明人栾瑞瑛黄生睿李峻高燕付胜明卢艳林秦渊何正博曹群佼王娟陈琼丁勇杰(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104专利代理师陈家安(51)Int.Cl.H02J3/46(2006.01)H02J3/38(2006.01)权利要求书6页说明书17页附图3页(54)发明名称一种基于目标优化的综合能源系统的运行控制方法(57)摘要本发明提出了一种基于目标优化的综合能源系统的运行控制方法，通过获取未来一段时间的天气预报数据以及电能、热能、冷能的预测用量，对综合能源系统的CCHP系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备分别建立运行模型及约束，建立以运行经济成本最小或运行碳排放量最小或运行经济成本和运行碳排放量均最小为目标函数的综合能源系统运行控制模型，采用粒子群算法对该运行控制模型进行求解，得到最优的日前运行功率值，对综合能源系统进行运行控制。该方法对综合能源系统的前期设计、中期运维更新提供了仿真数据支撑，该运行控制方法可为综合能源系统的智能运维平台提供理论支撑和算法依据。CN114844124ACN114844124A权利要求书1/6页1.一种基于目标优化的综合能源系统的运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取未来一段时间的天气预报数据；依据过往同气候的冷负荷、热负荷、电负荷的历史数据，得到电能、热能、冷能的预测用量；针对能源需求和CCHP系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备构成的综合能源系统建立约束；针对CCHP系统，采用以热定电的模型建立CCHP系统的运行模型，计算其出力功率及其未来一段时间内的费用支出；针对燃气锅炉设备，采用三阶多项式模拟燃气锅炉设备的功率‑效率曲线，建立仅可以满足综合能源系统热需求的燃气锅炉设备的运行模型，计算其出力功率及其未来一段时间内的费用支出；针对电网设备，计算其出力功率，并根据其买电量和卖电量计算其未来一段时间内的费用支出；针对储能设备，依据其荷电状态建立储能设备的运行模型，计算其放电/充电功率及存储的能量；针对热泵设备，计算其供热/冷所需要的电能以及热泵设备的制冷/制热功率；针对光伏发电设备，依据日照强度，计算其出力功率；针对风力发电设备，依据风力计算其出力功率；建立以运行经济成本最小或运行碳排放量最小或运行经济成本和运行碳排放量均最小为目标函数的综合能源系统运行控制模型；采用粒子群算法对综合能源系统运行控制模型进行求解，得到CCHP系统、燃气锅炉设备、电网设备、储能设备、热泵设备、光伏发电设备、风力发电设备的最优日前运行功率值，对综合能源系统进行运行控制。2.根据权利要求1所述的一种基于目标优化的综合能源系统的运行控制方法，其特征在于：所述的CCHP系统的运行模型为：，，，，其中，表示CCHP系统用于输出电能的出力功率，表示CCHP系统用于输出冷能的出力功率，表示用于输出热能的出力功率，表示CCHP系统在第t个时间节点下所需要的燃气发热功率，表示CCHP系统中燃气功率；分别表示CCHP系统在不同工况下的电、热、冷效率，表示CCHP系统在第t个时间节点下电能或热能或冷能的出力功率，表示CCHP系统对应的电能或热能或冷能的额定出力功率，均基于Matlab平台利用多项式拟合CCHP系统的效率‑功率曲线的因子，拟合相关系数R≥0.95；对CCHP系统的运行建立约束：2CN114844124A权利要求书2/6页，其中，表示时间间隔，表示CCHP系统在第t个时间节点下电能或热能或冷能的最小出力功率，表示CCHP系统设备在时间间隔内功率变化的最大值；CCHP系统未来一段时间内的费用支出为：，其中，表示单位体积天然气的价格，表示产生1kW热量需要天然气的体积，T表示未来一段时间的时长，表示单位质量的碳排放价格，表示单位体积天然气的碳排放系数。3.根据权利要求2所述的一种基于目标优化的综合能源系统的运行控制方法，其特征在于：所述的燃气锅炉设备的运行模型为：，，，其中，表示燃气锅炉设备的输出出力功率，表示燃气锅炉设备的效率，表示燃气锅炉设备在第t个时间节点下的出力功率，表示燃气锅炉设备的额定出力功率，表示燃气锅