[发明专利]计及储能全寿命周期运维的综合能源系统优化配置方法

权利要求书

1.计及储能全寿命周期运维的综合能源系统优化配置方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：构建综合能源系统非储能系统数学模型，所述综合能源系统非储能系统数学模型综合考虑综合能源系统涉及的能流设备、能流转换设备，能够适用于包含多种能流设备的综合能源系统优化配置；具体包括：内燃机数学模型、双吸收式制冷机数学模型、电压缩式制冷机数学模型、余热锅炉数学模型、燃气锅炉数学模型；

步骤2：构建储能系统数学模型，考虑充放电功率、充放电状态、容量衰减、荷电状态及充放电周期内功率平衡因素，构建储能数学模型；具体包括：储能充放电功率数学模型、储能充放电状态数学模型、储能充放电周期内功率平衡数学模型、储能容量衰减数学模型、储能荷电状态数学模型；

步骤3：建立计及储能全寿命周期运维的综合能源系统优化配置模型的目标函数，根据所述步骤1建立的综合能源系统非储能系统数学模型，考虑全寿命周期成本和一次能源消耗量，给出计及储能全寿命周期运维的综合能源系统优化配置目标函数；所述步骤3包含以下三个步骤，如下：

步骤31：建立全寿命周期成本目标函数C_al：全寿命周期成本为工程整个寿命期内全部花费，涵盖设施建设成本、项目运维成本；其计算公式如下：

C_al＝C_in+C_op+C_fl                        式(15)

式中，C_al是方案的全寿命周期成本；C_in为投资成本；C_op为运行成本；C_fl为维护成本；

步骤32：建立一次能源消耗量目标函数(C_V)：对综合能源系统进行合理配置可以提高系统的综合能源利用效率，降低一次能源消耗量；将电网购电量与燃气消耗量转化为标准煤进行量化，用成本来量化一次能源消耗量，其表达式如下：

式中，μ_v、μ_p分别为燃气、电能的标准煤转换系数；k_v为一次能源消耗量转化成本系数；V_ICE(t₁,t₂,t₃)为t₁年t₂月t₃时内燃机用气量；V_GFB(t₁,t₂,t₃)为t₁年t₂月t₃时燃气锅炉用气量；P_buy(t₁,t₂,t₃)为t₁年t₂月t₃时购电功率；

步骤33：综合步骤31和步骤32建立的目标函数，将最终的主动配电网微电网化分区优化目标函数C表示为C_al和C_V的加权和，如式(24)：

Min(C),C＝K₁C_al+K₂C_V                       式(24)

式(24)中，K₁、K₂为加权系数；

步骤4：给定计及储能全寿命周期运维的综合能源系统优化配置模型的约束条件，具体包括多能流网络功率平衡约束、各设备输出约束和设备容量约束；用优化求解器求解综合能源系统优化配置模型；所述步骤4具体包括如下步骤：

步骤41：给定多能流网络功率平衡约束：功率平衡约束涵盖电、热、冷功率平衡；

其中，电功率平衡涉及的设备包括储能、内燃机和电压缩机，电功率平衡约束为：

P_ESS+P_ICE+P_buy＝P_LP+P_ECR                    式(25)

式中，P_ESS为储能实际功率，正数为发出功率，负数为吸收功率；P_LP为负荷电功率；P_buy为购电功率，P_ICE为内燃机电功率；

能够制热设备包括双效吸收式制冷机、余热锅炉和燃气锅炉，热功率平衡约束为：

P_DARh+P_WHB+P_GFB＝P_Lh                     式(26)

式中，P_DARh为双效吸收式制冷机实际制热功率；P_WHB余热锅炉实际功率；P_GFB为燃气锅炉实际功率；P_Lh为负荷热功率；

涉及冷功率的设施有双吸收机和电压缩机，冷功率平衡约束为：

P_DARc+L_ECR＝P_Lc                        式(27)

式中，P_DARc为双效吸收式制冷机实际制冷功率；L_ECR为电压缩式制冷机实际制冷功率；P_Lc为负荷热功率；

内燃机与双效吸收式制冷机和余热锅炉的余热平衡为：

E_ICE＝E_DAR+E_WHB                     式(28)

式中，E_DAR为双效吸收式制冷机吸热功率；E_WHB为余热锅炉的吸热功率；E_ICE为内燃机的制热功率；

步骤42：给定设备上下限约束，如式(29)：

式中，和分别为第j个设备输出功率的上下限；P_j为第j个设备实际输出功率；为综合能源系统包含设备集合；

步骤43：设备容量约束为：

0≤N_j≤N_max                             式(30)

0≤C_j≤C_j,max                             式(31)

式中，N_j为第j个设备的台数；N_max为设备可安装最大台数；C_j,max为第j个设备的最大容量；C_j为第_j个设备容量；

步骤44：所述计及储能全寿命周期运维的综合能源系统优化配置模型最终可表示为：

使用优化求解器求解此综合能源系统优化配置问题；

其中：min(24)表示式(24)的最小值；s.t.(25)-(31)表示受到式(25)至式(31)的约束。