[发明专利]一种本质可再生能源互补的分布式能源系统的设计方法

权利要求书

1.一种本质可再生能源互补的分布式能源系统的设计方法，其特征在于，所述的设计方法利用太阳能、风能这类可再生能源发电与储能装置互补配合，并以柴油机发电作为备用能源，整合热泵系统、余热锅炉、电解槽、氢气燃气轮机，设计用户冷、热、电、气负荷的生产和供应的系统模型；利用集线器思想建立系统能量物质流模型，根据经济需求和系统可靠性指标设置多目标函数，求解约束条件下目标函数最优解，以得到本质可再生能源互补的分布式能源系统的设计参数；

步骤如下：

步骤一：设计储能容量，为保证风光互补发电系统可靠连续地运行，风光互补发电系统需增设一定容量的储能装置，以削弱风光发电产能的波动性带来的影响；

步骤二：建立分布式能源系统的能量—物质流动模型；

所述步骤二建立分布式能源系统能量—物质流动模型的方法如下：

P₁为可再生能源互补发电产生总电能，其中风能发电产生电量W_F，光能发电产生电量W_G，可得：

P₁＝W_F+W_G (4)

P₂为外界补给柴油量，D_CH、D_GB为柴油机和余热补燃锅炉进料量，可得：

P₂＝D_CH+D_GB (5)

用户电负荷L_E为：

L_E＝E_FG+E_N+E_ORC+E_RD-E_H-E_D-E_GB-E_N1-E_R (6)

上式中，E_FG为风光发电功率，E_N为储能装置输送给用户电负荷的功率，E_ORC为有机朗肯循环(ORC)的发电功率，E_RD为氢气燃气轮机输出的电功率，E_H为热泵运行消耗的电功率、E_D为电解槽运行消耗的电功率、E_GB为余热锅炉运行消耗的电功率、E_R为氢气燃气轮机运行消耗的电功率、E_N1为存入储能装置的可再生能源的发电功率；

用户的热负荷L_H,可由(7)表示：

L_H＝Q_H (7)

式中，Q_H为热泵系统输出能量的功率；

为求得本质可再生能源分布式能源系统的能量矩阵，引入可再生能源发电量分配系数,K₁、K₂、K₃、K₄分别表示可再生能源发电分配给用户电负荷、维持热泵系统运行、维持电解槽运行、以及存入储能装置中的电量的百分比；P₃为电解水所需要的进水量；引入可再生能源总发电量转换为热负荷的转换系数可再生能源发电总量转换为气负荷的转换系数输入柴油量经柴油机转换为热负荷的转换系数电解槽将电能转换为氢气的转换系数c为电解槽所制氢气用于用户供气的比例，0≤c≤1，为单位氢气经氢气燃气轮机转化为电能供电的转换系数，得到能量矩阵如下：

步骤三：设置分布式能源系统的能量—物质流动模型的多目标函数；

步骤四：建立分布式能源系统的能量—物质流动模型的等式约束条件和不等式约束条件；

步骤五，求解多目标优化模型，通过多目标遗传算法求解经济性指标和可靠性指标两函数在约束条件下的最优解。