[发明专利]一种综合能源系统能源转换设备配置方法及配置系统

说明书

本发明涉及一种综合能源系统能源转换设备配置方法及配置系统，该方法基于全系统转换效率矩阵与置换矩阵构建综合能源系统多能流联合等式约束，以年投资和运行费用最小化为目标函数，实现对能源转换设备的配置优化；所述基于全系统转换效率矩阵与置换矩阵构建综合能源系统多能流联合等式约束具体为：对综合能源系统各网络能流及能源转换设备进行联合建模，网络耦合部分通过多向量转换效率矩阵和置换矩阵进行表征；所述目标函数中引入负荷率。与现有技术相比，本发明具有可扩展性强、效率高等优点。

技术领域

本发明涉及一种综合能源系统，尤其是涉及一种基于全系统矩阵的综合能源系统能源转换设备配置方法及配置系统。

背景技术

由于不同地理气候资源条件具有一定的复杂性，目前尚缺乏整合包容各种条件的统一配置，以系统地集成各类能源存储与转换设备。热泵供暖在日本已经广泛使用，北欧、德国使用区域供热的比例较高，英国依靠发达的天然气管网基础设施，大量使用燃气锅炉直接供暖。

西安交通大学别朝红教授等2017年在《中国电机工程学报》上发表《能源互联网规划研究综述及展望》，从基本的优化规划模型、能源的生产环节规划、能源系统的源、网环节的协同规划、能源的消费环节规划、规划模型的求解方法这几方面对能源互联网的规划进行了分析讨论。西安交通大学邵成成、王锡凡等在《中国电机工程学报》上发表《多能源系统分析规划初探》，提出了一种综合能源系统优化规划的框架。可见，综合能源系统转换设备规划方面总体还处于起步阶段，仍主要是以理论分析为主。

周喆在清华大学工学博士学位论文-《多能协同的分布式能源系统建模与优化》中，针对多能协同的分布式能源系统，提出了基于超结构线性化建模的一套能源系统设备优化设计模型。但是没有考虑多能源网络的能流计算(电力潮流、热流、气流)。

目前，考虑运行的能源设备规划主要采用双层规划方法，分解为上层投资决策和下层运行模拟两个子问题。《冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法》，专利申请号：CN201310661953.8，公开了一种计及微电网规划设计与运行优化的耦合特性的两阶段的建模规划方法。该模型可以实现外层设备类型、容量优化模块和内层运行策略优化模块的交互优化。该文方法没有考虑热力网与燃气网建模，且双层规划只能获得局部最优解，求解速度非常慢，常常达数小时以上。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种快速、全局最优、可扩展性的综合能源系统能源转换设备配置方法及配置系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种综合能源系统能源转换设备配置方法，该方法基于全系统转换效率矩阵与置换矩阵构建综合能源系统多能流联合等式约束，以年投资和运行费用最小化为目标函数，实现对能源转换设备的配置优化。

进一步地，所述基于全系统转换效率矩阵与置换矩阵构建综合能源系统多能流联合等式约束具体为：

对综合能源系统各网络能流及能源转换设备进行联合建模，网络耦合部分通过多向量转换效率矩阵和置换矩阵进行表征。

进一步地，所述转换效率矩阵描述不同类型能源的转换关系，置换矩阵描述能源转换设备所处节点在整体能源网络与各独立网络相对应的映射关系。

进一步地，所述目标函数中引入负荷率，具体为：