[发明专利]基于智能楼宇光储供电设备的参数优化设计方法及系统

说明书

一种基于智能楼宇光储供电设备的参数优化设计方法及系统，参数优化设计方法包括：建立智能楼宇光储供电网络的模型；确定光伏板铺设面积、应急蓄电池容量以及储氢罐容量的约束条件；构建目标优化问题的数学模型，其中目标函数为光能利用率η最大，约束条件分别为光伏系统功率约束条件、蓄电池额定功率约束条件和电解槽功率约束条件；求解目标优化问题数学模型，确定光伏板铺设面积、应急蓄电池容量以及储氢罐容量。本发明同时提供了一种实现上述方法的系统。本发明能够实现光能的最大化利用，将弃光率减小至最低。

技术领域

本发明属于智能楼宇供电领域，具体涉及一种基于智能楼宇光储供电设备的参数优化设计方法及系统。

背景技术

随着现代科技的发展和社会进步，人们的住房观念和需求已经发生根本性变化，居住条件已成为现代居民生活质量的重要标志，因此以“高质量、低碳、低能耗”为基本特征的智能楼宇将会成为以后住宅产业的发展方向。加快推动能源清洁低碳安全高效利用，发展绿色建筑，降低碳排放强度已经成为当今社会发展的主要目标之一。

太阳能作为一种资源丰富、用之不竭，无污染、分布广泛的能源，已经得到了越来越广泛的研究和应用。近些年，光伏发电在电力系统中装机容量所占比例越来越大，然而受天气、光照面积等因素的影响，光伏发电出力具有明显的随机性和不确定性，大规模光伏电站接入将给电力系统的安全可靠运行带来巨大的挑战。要实现“高质量、低碳、低能耗”，仅仅依靠光伏设备来发电是远远不够的，没有合理的储能设备来存储未能被及时使用的光能，同样会造成极大的能源浪费。因此，在挖掘现有电网调节能力的基础上，通过储能与不确定性强的光伏发电协调运行是实现能源结构低碳化的一种有效途径。

氢储能除了具备储存电能的作用，氢燃烧可提供热水和热能，使其与楼宇结合具备天然优势，已然成为光伏在楼宇中大规模综合开发储存、利用的优选方案之一。此外，为了能够给用户提供良好的居住体验，应对供电的突发情况是智能楼宇在建设时不得不考虑的问题。蓄电池作为一种响应速度快、能源转换效率高的储能设备，接通之后能够在极短的时间里响应用户侧的需求，有效应对设备故障引发的停电等紧急情况。

然而，在搭建光储系统时，光伏板的面积、蓄电池的容量以及储氢设备的容积等因素的确定方案主要考虑经济成本，大量的光能无法得到合理使用，导致了我国弃光比例常年高居不下，伴随着疫情影响带来的能源局势愈加紧张，提升清洁能源利用率迫在眉睫。

综上所述，智能楼宇的光伏供电出力具有明显的随机性和不确定性，这导致系统的光能利用率低下，绿色低碳的目标无法实现。因此需要一套行之有效的设备参数选择策略，提高系统对清洁能源的利用率，降低传统能源的消耗，实现系统的低碳经济调度。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中智能楼宇光储供电设备光能利用率低下的问题，提供一种基于智能楼宇光储供电设备的参数优化设计方法及系统，实现低碳经济调度。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种基于智能楼宇光储供电设备的参数优化设计方法，包括以下步骤：

建立智能楼宇光储供电网络的模型；

确定光伏板铺设面积、应急蓄电池容量以及储氢罐容量的约束条件；

构建目标优化问题的数学模型，其中目标函数为光能利用率η最大，约束条件分别为光伏系统功率约束条件、蓄电池额定功率约束条件和电解槽功率约束条件；

求解目标优化问题数学模型，确定光伏板铺设面积、应急蓄电池容量以及储氢罐容量。

作为一种优选的方案，智能楼宇光储供电网络的模型包括太阳能光伏发电系统、蓄电池系统、电解水制氢系统、燃料电池供电系统、并网控制系统、用户负载系统以及交直流母线系统。

作为一种优选的方案，太阳能光伏发电系统包括太阳能光伏发电装置，其电能输出端连接至交直流母线系统的直流母线一端；