[发明专利]一种污水再利用型综合能源系统运行优化方法

说明书

本发明公开了一种污水再利用型综合能源系统运行优化方法，包括如下步骤：S1、构建污水再利用型综合能源系统架构；S2、构建污水再利用型综合能源系统运行模型；S21、建立目标函数，建立成本最小化函数：S3、模型的约束；S31、设备运行约束包括S311、沼气燃机约束；S312、污水源热泵约束，S313、储能运行约束；S32、能量供需传输约束包括S321、电负荷供需平衡约束，S322、能量单元的出力/传输容量约束：S323、线路单向传递约束；S4、模型的优化算法运用智能粒子群算法，并运用pareto最优算法对多目标规划问题进行寻优，以实现模型的更优求解。

技术领域

本发明涉及环境治理技术领域，具体涉及一种污水再利用型综合能源系统运行优化方法。

背景技术

近年来，在中国，由生活、工业污水排放带来的污水污染问题日益严重，如何提升污水的循环利用效率，促进水资源利用率的提升成为了城市环境保护问题的重点之一。为了提升污水处理效果，20世纪90年代以来，德国、日本、青岛等国内外的污水处理厂陆续开始使用沼气发电、污水热电联产等可持续性的污水处理技术满足污水处理的用电需求，同时进一步去除污水中的污染物，减轻对环境的污染，实现污水的资源化利用]。

综合能源系统是在一定区域内利用先进的技术和管理模式，整合区域内石油、煤炭、天然气和电力等多种能源资源，实现多异质能源子系统之间的协调规划、优化运行、协同管理、交互响应和互补互济的能源系统。通过多能互补提高系统的能源利用效率，同时降低用能主体的经济成本和环境成本，是综合能源系统的重要优化目标。在现有的综合能源系统上，有文献《冷热电三联产系统及其与地源热泵耦合系统的优化研究》以节能、环保和经济等综合效益为目标，对冷热电三联产系统及冷热电三联产系统与地源热泵的耦合系统进行了优化研究，但地源热泵的能效比为直接取值，不能保证运行结果的可靠性；文献《考虑负荷满意度的微电网运行多目标优化方法研究》分析微网运行优化的关键问题，以经济性和负荷满意度为目标，采用NSGA-II优化算法获得Pareto最优边界，但未考虑系统运行的节能减排效益；文献《含有海水抽蓄电站的海岛微网优化调度》对风电场、海水抽蓄电站以及柴油机组分别建模，考虑各自的运行约束及海岛负荷要求，提出了对海岛微网进行优化调度的方案，但主要考虑的的是电负荷，未综合考虑运用海岛资源对微网的电热供需进行优化；文献《风光储电动汽车换电站多目标运行优化》结合风光储发电单元的出力特性，提出了含风光储发电单元的电动汽车换电站多目标运行优化模型，但运行场景较为单一，缺乏比较性；文献《风光储电动汽车换电站多目标运行优化》、《以生物质气为燃料的微型燃气轮机运行特性分析》分别对生物质燃气轮机和水源热泵的运行特性进行了研究，但都未考虑设备纳入能源系统进行整体的协调运行的情景。

总的来说，现有的污水再利用技术研究多集中在污水处理单体设备的特性研究上，而综合能源系统的研究未考虑到污水处理系统和综合能源系统的耦合性，未研究系统的水资源和能源的整体利用效率。

发明内容

本发明目的是针对上述问题，提供一种污水再利用型综合能源系统运行优化方法。将污水资源化，作为分布式电源、热源纳入综合能源系统，考虑综合能源系统整体的运行经济成本和能源利用效率，对系统整体的电、热、水运行计划进行优化，以达到提升区域的能源利用效率能效、降低系统整体运行成本、减少污染物排放、提升水资源利用率的效果。以系统的综合能源利用率最大化和经济性成本最大化为优化目标，通过响应分时电价调整光伏、风机、热电联产出力与污水源热泵、电锅炉负荷，运用智能粒子群算法优化综合能源系统的运行状态，以达到满足系统内电热需求的目的，大大降低了系统运行成本，较为理想地提高了可再生能源的利用率，理想地实现了节能减排，对污水再利用系统的综合能源系统的联合运行的策略研究具有重要意义。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种污水再利用型综合能源系统运行优化方法,包括如下步骤：

S1、构建污水再利用型综合能源系统架构

以污水处理子系统、电网子系统和供热子系统组成污水再利用综合能源系统的运行模型；