[发明专利]考虑机组特性的冷-热-电三联供能源站稳态调度方法

说明书

本发明涉及一种考虑机组特性的冷‑热‑电三联供能源站稳态调度方法，属于综合能源系统的运行调度技术领域。本方法面向对同时具有电、定压蒸汽、冷水负荷的工业园区进行能源供应的三联供能源站，其中热和冷在区域中实现供需平衡，而电力可以与外电网进行交换。本发明充分考虑三联供系统内部各机组(如燃气‑蒸汽联合循环、溴化锂制冷机、电制冷机、电锅炉、燃气锅炉、直燃机)的特性，提出可用于综合能源系统中能源站优化的稳态模型，以实现能源站优化调度的功能。本发明针对以天然气为能量来源的能源站，由于天然气的清洁、高热值等优点，因此本发明的能源站稳态调度方法，可以为能源站的运行管理提供高效的运行指导，节约成本，且保护环境。

技术领域

本发明涉及一种考虑机组特性的冷-热-电三联供能源站稳态调度方法，属于综合能源系统的运行调度技术领域。

背景技术

为了提高多种能源的利用效率、充分利用各种能源的灵活性，减少碳排放量并提高新能源的渗透率，能源互联网及综合能源系统的概念应运而生。通常来说，工业聚集区通常同时需要冷、热、电、气等多种形式的能源，基于冷-热-电三联供系统的能源站可以充分利用燃料(天然气)燃烧产生的热量，在发电的同时将废热回收用于供冷、供热，实现对工业区域的能量供给。大型冷-热-电三联供系统往往基于燃气轮机，而小型冷-热-电三联供则可基于内燃机。除此之外，还需有余热回收装置(如余热锅炉、烟气/热水型溴化锂)及其他能量转换装置(如蒸汽轮机、电锅炉、电制冷机等)。常见的冷-热-电三联供形式有燃气-蒸汽联合循环和内燃机-溴化锂等。

三联供系统的时间常数为分钟级，而综合能源系统的调度周期一般在小时级。故在综合能源系统的优化运行问题中，可以采用稳态模型描述三联供系统。在研究含三联供系统的综合能源系统优化运行问题时，三联供系统的运行特性往往用能量转化效率描述，而能量转化效率则大多根据运行数据拟合而成，不能准确描述某些运行条件改变时的运行特性，也忽视了三联供系统内部的调节能力及各机组之间的相互作用。

发明内容

本发明的目的是提出考虑机组特性的冷-热-电三联供能源站稳态调度方法，面向对同时具有电、定压蒸汽、冷水负荷的工业园区进行能源供应的三联供能源站，其中热和冷在区域中实现供需平衡，而电力可以与外电网进行交换。本发明充分考虑三联供系统内部各机组(如燃气-蒸汽联合循环、溴化锂制冷机、电制冷机、电锅炉、燃气锅炉、直燃机)的特性，提出可用于综合能源系统中能源站优化的稳态模型，以实现能源站优化调度的功能。

本发明提出的考虑机组特性的冷-热-电三联供能源站稳态调度方法，包括以下步骤：

(1)建立一个冷-热-电三联供能源站的运行优化目标函数，以冷-热-电三联供能源站总运行成本最小为目标，即：

其中，下标i代表冷-热-电三联供能源站中的设备，所述的设备包括燃气轮机、余热锅炉、背压式蒸汽轮机、抽凝式蒸汽轮机、燃气锅炉、直燃机、溴化锂制冷机、电锅炉和电制冷机，GT代表冷-热-电三联供能源站中所有燃气轮机构成的集合，GB代表所有燃气锅炉构成的集合，GC代表所有直燃机构成的集合，M_f,i代表设备i消耗的天然气量，c_f为天然气价格，P_e,out代表能源站在满足区域电负荷后，向电网输送的电能，c_e为电能上网价格，c_m,i为设备i额定工况下的运行费用，s_i为设备i的使用率；

(2)建立冷-热-电三联供能源站运行优化的约束条件，包括：

(2-1)对冷-热-电三联供能源站的能量平衡约束，即冷-热-电三联供能源站产生的冷、热、电总能量减去消耗的能量等于外界需要的能量值，其中电能用功率描述，热能用蒸汽流量描述，冷用冷水流量描述，即：