[发明专利]一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法

权利要求书

1.一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、输入待进行储能容量配置工作的综合能源微网的电负荷数据、热负荷数据、光伏出力数据、内燃机机组额定功率的系统数据及参数，以及综合能源微网的实时电价、优化收敛判断阈值、污染处理价格、储能容量优化配置工作考虑的时间长度的数据；

步骤2、根据步骤1中输入的实时电价，生成储能参与度；

步骤3、对综合能源微网内的微型燃气轮机和储能装置进行建模，建立考虑储能参与度、保证可靠性并以经济和环保为目标的综合能源优化调度模型；

步骤4、选取n个储能容量值，求解不同储能容量下的综合能源优化调度模型，得到不同储能容量对应的系统购电成本、购气成本、污染治理成本和储能系统成本指标值；

步骤5、将不同储能容量得到的指标值进行比较，选择最优指标值，给出综合能源系统储能容量配置建议值；

所述步骤3的具体步骤包括：

(1)对微型燃气轮机进行建模：

在对微型燃气轮机进行数学建模前，需要做如下两点假设：

①微型燃气轮机、液化溴冷机的排烟温度始终保持不变；

②微型燃气轮机在标准大气压下处于满负荷运行工况；

系统采用以热定电的运行模式，电量不足时需要从电网购买；

则微型燃气轮机消耗的天然气量：

其中，λ代表参与运行的微型燃气轮机的数量；P_e代表单台微型燃气轮机的额定功率，kW；Δt₁代表微型燃气轮机的运行时间，h；η_e代表微型燃机轮机的发电效率；LHV_f是天然气低位热值(kWh)/m³；V_f代表Δt₁运行时间内微型燃气轮机消耗的天然气量，m³；

则微型燃气轮机的排气烟气余热量Q_e计算公式为：

其中，η₁代表微型燃气轮机散热损失系数；

制冷量：

Q_ec＝Q_eη_rec,cCOP_c

制热量：

Q_eh＝Q_eη_rec,hCOP_h

其中，Q_ec代表微型燃气轮机余热能够提供的制冷量，kW；η_rec代表烟气余热回收效率，制热时烟气余热回收效率η_rec,c＝η_rec；COP_c代表溴冷机的制冷系数；V_fc代表制冷时补燃天然气量，m³；Q_c代表用能系统的冷负荷；Δt_c代表制冷的运行时间；η_in是补充的天然气的燃烧效率；Q_eh代表微型燃气轮机烟气余热能够提供的制热量，kW；COP_h为溴冷机的制热系数；V_fh制热时补燃的天然气量，m³；Q_h代表用能系统的热负荷，kW；Δt_h代表制热的运行时间，h；T₁、T₂分别代表余热延期进出溴冷机的温度，K；T₀为环境温度，K；

(2)对储能电池进行建模：

储能电池充电时，t时段的荷电状态可以表示为：

储能放电时，t时段的荷电状态可以表示为：

其中，S_oc(t)代表储能电池在t时刻的荷电状态；σ是储能电池的自放电率参数；η_c是储能电池的充电效率，η_d代表储能电池的放电效率；P_ch,t是t时段的储能充电功率；P_dis,t是t时段内储能电池的放电功率；E_bat代表储能电池的容量；

(3)优化问题的目标函数：

其中，N_t是仿真运行的总的时长；N_DG为分布式电源的个数；C_f(P_Gi,t)是分布式电源的运行成本，代表分布式光伏发电的运行成本，后同；C_OM(P_Gi,t)是分布式电源的维护成本；C_eav(P_Gi,t)是分布式电源的污染排放成本；其中的P_Gi,t为第i个光伏发电设备在t时段内的电功率；N_CHP代表系统中CHP机组的数量；C_gas代表天然气价格；V_gas是热电联产机组补燃量；P_grid,t是在t时段向电网购电的电量；C_PP是向电网购电的价格；

(4)考虑储能参与度，在使用粒子群-内点法对所建立的能源系统优化调度模型求解的过程中，将储能参与度以内点法的罚函数项的形式加入到写到优化问题的目标函数中：

其中，f(x)是原最优化问题的目标函数；p(x,r_k)是粒子群-内点算法构造的考虑储能参与度的障碍函数；r_k是障碍因子；g_i(x)是i时段的储能参与度所导致的惩罚成本；m是优化问题所考虑的时间段长度；

其约束条件为：

P_Gi,t,min≤P_Gi,t≤P_Gi,t,max

S_oc,min(t)≤S_oc(t)≤S_oc,max(t)

其中，P_ES,t为电储能系统交换功率；P_CHPe,t为CHP机组输出的电功率；P_Le,t为t时段电负荷总功率；P_Gi,t,min、P_Gi,t,max分别为第i个光伏发电设备在t时段内的允许电功率的最小值和最大值；S_oc,min(t)、S_oc,max(t)分别为储能电池在t时刻允许荷电状态的最小值和最大值。

2.根据权利要求1所述的一种考虑储能参与度的综合能源微网储能容量配置方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：

为考虑实时电价、峰谷电价的影响，利用下式描述实时电价下的储能参与度的情况；

其中，g_i表示i时段的储能参与度，用来描述储能系统参与综合能源系统能量转换的能力，g_i值越大，表明i时段储能参与综合能源系统调峰能力越强；实时电价a_i表示i时段的实时电价；a_t表示t时段的实时电价。