[发明专利]一种多能互补冷热电联供微电网框架及其建模方法

说明书

本发明是一种多能互补冷热电联供微电网框架及其建模方法。本发明涉及多能互补冷热电联供微电网技术领域，本发明在多能互补型微电网是将各种供能设备、负荷、能量转换装置以及冷热电储能装置等汇集在一起的配备保护装置的综合能源网络系统，基于微网能量管理系统能够实现自我控制和管理，可自主选择，与大电网互为备用，为区域中的用冷/热/电负荷提供能源，满足其供能需求，实现微电网的可靠、经济供能。多能互补型微电网能够同时供应冷、热、电等多种能源，且不同能源之间可相互转换或者梯级利用，最大程度提高区域内的能源利用效率。与传统微电网的供能方式相比，多能互补型微电网优势明显。

技术领域

本发明涉及多能互补冷热电联供微电网技术领域，是一种多能互补冷热电联供微电网框架及其建模方法。

背景技术

在国内，很多机构就多能源互补问题也已经开展了很多年的研究，1982年提出了太阳能的能量转换装置、风能发电机，此后，对风光互补发电系统的研究就进入了成熟阶段。2004年华能南澳54MW的风光互补发电厂成功地并入电网，成为第一个在中国正式参与商业化运行的风光互补系统。

但在运行微电网示范平台时，逐渐发现微电网存在分布式电源能量密度低、输出功率不稳定和弃风、弃电严重等问题。由此提出了利用传统化石能源和分布式能源结合，采用多种能量形式相结合的方式，建立梯形能量结构，进而增加系统的消纳能力，提高能源渗透率，适应可再生能源的开发利用并优化各类能源的统筹分配以实现可持续发展。随着工业生产和居民用户的能源需求日趋多样，供能设备和形式向着高品位、低成本的方向发展，供能能源的革新促使能源系统间的进一步耦合，使得综合能源系统从理论概念逐渐转变为一种有效的能源整合手段。区域综合能源系统涉及能源的生产、转换与协调，其核心是实现能源的高效利用。

由于不同能源系统间发展的差异，供能往往都是单独规划、单独设计、独立运行，彼此间缺乏协调，由此造成了能源利用率低、供能系统整体安全性和自愈能力不强等问题。冷热电联供通常以天然气、沼气、汽油、柴油等为主要燃料带动燃气轮机、微燃机或内燃机发电机等燃气发电设备发电，供应用户电力需求，通过余热锅炉或者余热直燃机等余热回收利用设备回收系统发电后排出的余热，向用户供热、供冷，极大地提高了系统的一次能源利用率，实现了能源的梯级利用，是分布式能源发展的重要方向，已成为国内外研究的热点。

因此，多能互补微电网同时具有风光储发电系统(微电网)与冷热电互联系统的优点，既可以充分消纳可再生能源，又可以充分利用性价比高的天然气能源实现能源的梯次利用，最终满足多种负荷的用能，但其方案设计与建模方法目前研究尚处于起步阶段。

发明内容

本发明为了实现微电网的可靠、经济供能问题，本发明提供了以下技术方案：一种多能互补冷热电联供微电网框架及其建模方法，具体为：

一种多能互补冷热电联供微电网框架，所述框架包括光氢储微电网和天然气冷热电联供系统，所述光氢储微电网包括光伏发电、蓄电池储能系统和氢能发电系统；天然气冷热电联供系统包括燃气机、余热锅炉、溴化锂吸收式制冷机、燃气锅炉、电制冷机和蓄热槽；

光伏发电系统满足微电网内电负荷需求，蓄电池储能系统、燃料电池或者燃气发电机补充负荷不足部分，当有剩余能量时则通过蓄电池储能系统充电存储或电制氢存储；

通过电制冷机消耗电能制冷，燃气轮机消耗天然气发电，产生的余热供热，同时通过溴化锂制冷机来供冷，燃气锅炉消耗天然气供热，蓄热槽进行热量的储存和释放。

优选地，所述燃气机采用美国顶石集团的C65型微燃机。

一种多能互补冷热电联供微电网建模方法，根据光照强度、环境温度和无风条件，确定最大输出功率，建立光伏发电模型；

根据t-1时刻的荷电状态、[t-1，t]时段的充放电状态以及自然状态下的自放电量，确定在t时刻的荷电状态，建立蓄电池储能系统模型；