一种多能源耦合能量管理系统及优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108197412A(43)申请公布日2018.06.22(21)申请号201810112592.4(22)申请日2018.02.05(71)申请人东北大学地址110169辽宁省沈阳市浑南区创新路195号(72)发明人马大中孙秋野余越丁志浩(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书5页说明书7页附图1页(54)发明名称一种多能源耦合能量管理系统及优化方法(57)摘要本发明公开一种多能源耦合能量管理系统及优化方法，系统包括用户自主式能量管理器、光伏发电组、风力发电组、燃气内燃机、发电机、燃气热水锅炉、电制冷机、吸收式制冷机、吸收式制热机和储热水箱。将楼宇视为一个综合能源体，利其储能特性，在用户舒适度体验允许的条件下，针对不同季节，在电价低时对综合能源体进行过度充电，电价高时综合能源体放电，调节室内温度，以达到利用较少的能量使用户得到较好的体验以及降低微网成本的目的。同时引入用户舒适度和碳排放经济项，进一步减少能量的使用，可以达到降低碳排放的目的。CN108197412ACN108197412A权利要求书1/5页1.一种多能源耦合能量管理系统，其特征在于，包括：用户自主式能量管理器、光伏发电组、风力发电组、燃气内燃机、发电机、燃气热水锅炉、电制冷机、吸收式制冷机、吸收式制热机和储热水箱；所述光伏发电组将光能转换为电能后输入到光电总线，风力发电组将风能转换为电能输入到风电总线，所述燃气内燃机与发电机相连接并接入热电总线，所述燃气内燃机发电产生的余热接入第一热力线，燃气燃气热水锅炉接入第二热力线；市电线、光电总线、风电总线、热电总线、第一热力线和第二热力线接入所述用户自主式能量管理器的输入端口；所述用户自主式能量管理器的输出端口分别接售电线、用户用电线、电制冷机、吸收式制冷机、吸收式制热机和储热水箱1。2.一种多能源耦合能量管理优化方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：对能量管理系统中产生与存储能量的装置进行建模，包括燃气内燃机单元、吸收式制热机单元、燃气热水锅炉单元、吸收式制冷机单元和能源综合体单元的建模；步骤2：设置系统运行的约束条件，包括系统中产生与存储能量的装置的数量约束条件、功率约束条件、超级电容/蓄电池蓄电组能量约束条件、用户温度约束条件、总电能平衡约束条件和综合能源体热平衡约束条件；步骤3：设置系统运行的目标函数，所述目标函数包括系统运行的购用电总成本、售电收益和用户舒适度惩罚成本和碳排放成本；步骤4：采用动态规划算法计算系统运行时t时刻的最小用电总成本；步骤5：计算售电收益、用户舒适度惩罚成本和碳排放成本，使系统运行的目标函数达到最小值，得出系统运行优化策略。3.如权利要求2所述的多能源耦合能量管理优化方法，其特征在于，所述步骤1中对能量管理系统中产生与存储能量的装置进行建模具体为：步骤1.1：燃气内燃机单元建模Pmt，t＝Vgas，mtHVgasηmt(1)其中，Pmt，t为t时刻燃气内燃机单元的功率，Vgas，mt为燃气内燃机单元消耗天然气量，HVgas为天然气低热值，ηmt为燃气内燃机单元的发电效率；步骤1.2：吸收式制热机单元建模Phb，t＝ηheγmtPmt，tCOPhb(2)其中，Phb，t为t时刻吸收式制热机单元的功率，ηhe为换热装置的效率，γmt为燃气内燃机单元的热电比，Pmt，t为t时刻燃气内燃机单元的功率，COPhb为吸收式制热机的能效比；步骤1.3：燃气热水锅炉单元建模Pgb，t＝Vgas，mtHVgasηgb(3)其中，Pgb，t为t时刻燃气热水锅炉单元的功率，Vgas，mt为燃气内燃机单元消耗天然气量，HVgas为天然气低热值，ηgb为燃气热水锅炉单元的效率；步骤1.4：吸收式制冷机单元建模Pac，t＝ηheγmtPmt，tCOPac(4)其中，Pac，t为t时刻吸收式制冷机单元的功率，ηhe为换热装置的效率，γmt为燃气内燃机单元的热电比，Pmt，t为t时刻燃气内燃机单元的功率，COPac为吸收式制冷机的能效比；步骤1.5：能源综合体单元的建模2CN108197412A权利要求书2/5页对用户楼宇进行制冷或制热时，其具有一定的储存热量的能力，因此将楼宇定义为一个综合能源体；综合能源体储能的特点是自放电速率较快，夏季某一时刻充电，即制冷后若不对其继续充电，那么综合能源体便会自然放电，对外表现便是温度升高；用户自主式能量管理器的蓄电池/超级电容的自放电率比较低，对其充电后电量不易失，而且在每日的能量调度过程中其自放电率可以忽略不计；其中，Qeb，t为t时刻综合能源体与外界所交换的能量，kwall为墙壁传热