[发明专利]一种多楼宇冷热电联供系统的优化运行方法

说明书

技术领域

本发明属于冷热电三联供系统领域，涉及一种多楼宇间互动的三联供系统的优化运行方法。

背景技术

我国是能源大国，在不断推进工业化和城市化的过程中，能源问题越来越成为我国经济发展和社会进步的“瓶颈”。能源紧缺、环境恶化是日趋严重的全球性问题。人类为追求可持续发展，正积极发展可再生能源技术、节能减排技术。CCHP作为一种新型的供能方式，由于其对能源的高效利用，在近些年来正逐渐引起世界各国政府和能源专家的重视。分布式天然气冷热电三联供技术是以小型燃气发电机组为核心，配以余热锅炉及吸收式电制冷机的系统，它首先利用天然气产生的高温烟气在燃机中做功，将一部分热能转化为高品位的电能，再利用发电后的余热制冷和供热。三联供系统因为具有以下特点：可以同时满足建筑或区域的冷、热、电三种用能需求；实现天然气能源的梯级利用，能源利用效率可高达80%以上；大大减少了S0₂、固体废弃物、温室气体、NO_X的排放；减少占地面积和耗水量，还可应对突发事件确保安全供电。正因为上述特点，CCHP在国际上已经得到广泛应用，在我国对于CCHP系统的研究也进行了一些尝试，如近年来国内在上海、北京等城市的少量天然气冷热电三联供项目投入运行。目前分布式冷热电联供的研究主要还是集中在给某个区域或是单个楼宇供能，对于有关存在能量交互时的多楼宇冷热电联供系统的优化运行研究还是较少的。

发明内容

技术问题：本发明提供了一种解决在含有多栋楼宇组成的冷热电联供系统中，不同楼宇之间存在热能和电能的交互时的多楼宇冷热电联供优化运行方法。

技术方案：本发明的多楼宇冷热电联供优化运行方法，主要包括以下步骤：

1）建立含有多栋楼宇的冷热电联供系统的动态经济调度模型，包括：

多楼宇冷热电联供系统以最小运行费用为目的的目标函数；

整个三联供系统所包含的所有设备的运行约束方程；

汇聚母线的功率平衡约束方程；

中心楼宇与其他楼宇间的交互功率平衡约束方程；

2）利用混合整数线性规划方法求解步骤1）得到的动态经济调度模型，得到多楼宇冷热电联供系统以最小运行费用为目的的目标函数最优值和各个设备在不同时间段的运行情况；

3）将步骤2）得到的多楼宇冷热电联供系统以最小运行费用为目的的目标函数最优值和各个设备在不同时间段的运行情况，作为优化的运行方案，对多楼宇冷热电联供系统的设备进行调度。

本发明方法中，步骤1）中的多楼宇冷热电联供系统的以最小运行费用为目的的目标函数，包括除中心楼宇外所有楼宇以最小运行费用为目的的目标函数，以及中心楼宇以最小运行费用为目的的目标函数；中心楼宇以最小运行费用为目的的目标函数是通过对能量汇聚中心的建模得到的。

本发明方法中，步骤1）中的中心楼宇与其他楼宇间的交互功率平衡约束方程为：

Q_{is_H}+Q_{si_H}=0

P_{is_E}+P_{si_E}=0

其中，s为中心楼宇编号，N为系统中的楼宇总数，i为除中心楼宇外的其他楼宇编号，i取值为1，2，…，N-1；Q_{is_H}为由楼宇i向中心楼宇s输送的热量，Q_{si_H}为中心楼宇s向楼宇i输送的热量；P_{is_E}为由楼宇i向中心楼宇输送的电量；P_{si_E}为由中心楼宇s向楼宇i输送的电量。交互功率之和为0表示在同一时刻，能量只能沿着一个方向传递。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

对于由多楼宇组成的冷热电联供系统，在实际运行中考虑到能量交互的问题。多楼宇组成的冷热电联供系统，由于其用户形式的多样，其用能的种类和特点可能是互补的。考虑这一特点，在求解多楼宇冷热电联供系统时，选取一栋楼宇作为中心楼宇，作为能量汇聚中心，承担着能量的汇聚和输出的功能。由于存在能量的交互，不同楼宇的能量可以相互作支撑，能够提高整个冷热电联供系统供能的可靠性。

对于由多楼宇组成的冷热电联供系统，求解其优化运行方式时考虑全局最优。以往的三联供系统的优化运行方法的求解一般只针对于单楼宇，即使是由几个楼宇组成的区域型冷热电联供系统，其优化运行方法的求解也只是考虑到每个楼宇自身运行最优，而未考虑到全局的最优。本发明提出的多楼宇冷热电联供系统运行优化方式的求解是针对于多楼宇冷热电联供系统的全局最优而不是每栋楼宇作为单个冷热电联供系统的局部最优。