[发明专利]一种分布式能源站选型与定容优化规划统一求解方法

权利要求书

1.一种分布式能源站选型与定容优化规划统一求解方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

依据分布式能源站供用能特征建立分布式能源站集成各能源耦合设备模型、及其分布式能源站综合模型；

依据优化规划目的，建立分布式能源站优化规划求解目标函数；根据规划系统特征，建立相应的规划、优化变量及约束条件；

利用混合整数线性规划求解器对模型进行求解，通过规划约束生成各设备规划容量与投资成本；

所述约束条件包括：规划类约束与运行类约束，其中，所述规划类约束包括：设备投运约束、设备选型约束、以及设备定容约束；

所述设备选型约束具体为：

式中，为设备i第s种类型的选型系数；CAP_i为各类规划设备i的规划容量；CAP_{i_min}、CAP_{i_max}分别为容量的上限和下限。

2.根据权利要求1所述的一种分布式能源站选型与定容优化规划统一求解方法，其特征在于，所述分布式能源站综合模型：

由能源供给部分、能源存储部分、以及能源转换部分组成；

L_load-P_store＝C_tran(P_net+P_re)

其中，C_tran为能源转换部分的转换矩阵、P_net为能量网络输入矩阵、P_re为可再生能源输入矩阵、P_store为储能功率矩阵、L_load为负荷功率矩阵。

3.根据权利要求2所述的一种分布式能源站选型与定容优化规划统一求解方法，其特征在于，所述能源供给部分的能量关系表示为：

P_in＝P_net+P_re

式中，P_in为能源供给部分输出矩阵、P_net为能量网络输入矩阵、P_re为可再生能源输入矩阵；e表示电能相关参数，g表示天然气相关参数、P_pv为光伏的输出功率、P_wt为风机的输出功率。

4.根据权利要求2所述的一种分布式能源站选型与定容优化规划统一求解方法，其特征在于，所述能源转换部分的能量关系表示为：

式中，λ₁表示热泵消耗电能占电能供给部分的比例；μ₁、μ₂表示CHP机组、锅炉消耗燃气占燃气供给部分的比例；为热泵的热转换效率，为锅炉的热转换效率，为CHP机组的热输出功率，为CHP机组的电输出功率。

5.根据权利要求2所述的一种分布式能源站选型与定容优化规划统一求解方法，其特征在于，所述能源存储部分与负荷直接相连，可当作对负荷端的修正：

L_out＝L_load-P_store

式中，L_out、P_store分别为能源存储部分的输出以及储能功率矩阵，为电负荷，为热负荷，为电储能充电功率，为电储能放电功率，为热储能充热的功率，为热储能放热功率。

6.根据权利要求1所述的一种分布式能源站选型与定容优化规划统一求解方法，其特征在于，所述设备投运约束具体为：

式中，χ_i∈(1,0)为设备投运系数，应用于非选型设备的投运问题；s表示设备i第s种类型。

7.根据权利要求6所述的一种分布式能源站选型与定容优化规划统一求解方法，其特征在于，所述设备定容约束具体为：

式中，代表所有设备的运行功率上限。

8.根据权利要求7所述的一种分布式能源站选型与定容优化规划统一求解方法，其特征在于，所述模型具体为：

其中，f_inv(x)、f_oper(y)分别为运行、规划部分目标函数，h_inv(x)为规划类约束中的等式约束，g_inv(x)为规划类约束中的不等式约束，h_DES(y)为分布式能源站的能量流平衡方程，g_oper(y)为运行约束，x为规划决策变量；y为运行决策变量；

其中，以DES关键设备投资费用C_inv与规划年运行费用C_oper总体最低为规划目标，目标函数为：

C_cost＝min(C_inv+C_oper)

式中，CAP_i^s、分别为设备i第s种类型的规划容量以及其单位容量成本；R为折旧系数，r为设备的折旧率；T_i为设备使用年限；

规划年运行费用包含了设备燃料消耗与购电费用C_c、设备运行维护费用C_m、等值碳税费用C_e，运行部分目标函数为：

C_oper＝C_c+C_m+C_e

h_inv(x)为规划类约束中的等式约束，为：

g_inv(x)为规划类约束中的不等式约束，为：

g_oper(y)为运行约束，为：

P_i^k表示设备i全体的输入输出功率，即待选型设备P_i^k的值由各类型求和表示，即：

P_i^k＝∑P_i^s,k

能源网络功率约束

式中，为第k种能源网络传输功率；为第k种能源网络传输功率上限；

CHP机组运行约束

式中，分别为第s种类型CHP机组的电、热运行功率以及其下限和上限；分别为第s种CHP机组的电、热输出功率变化量以及其爬坡率的下限和上限；

热泵、锅炉运行约束

式中，P_i^s,k、分别为第s种热泵、锅炉的运行功率以及其下限和上限；

储能设备运行约束

SOC_min≤SOC(t)≤SOC_max

式中，分别表示蓄电池充放电功率下限和上限约束；蓄电池充放电功率约束即表示蓄电池荷电状态的爬坡率约束；SOC(t)为蓄电池t时刻的荷电状态，SOC_max，SOC_min分别为蓄电池的充放电深度，即荷电状态上下限；

输入输出功率的约束：

式中，分别表示热储能充放热功率下上限约束。