[发明专利]离网型光气热电联产综合能源系统协调控制方法

权利要求书

1.一种离网型光气热电联产综合能源系统协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立离网型光气热电联产综合能源系统机理模型，所述综合能源系统包括由微燃机与空气源热泵构成的热电联产子系统；以所述热电联产子系统作为热电协调控制的物理对象并表征所述综合能源系统整体动态特性；

步骤二：以所述综合能源系统的热电负荷供需实时平衡为控制目标，建立直接能量平衡单层控制结构，所述直接能量平衡单层控制结构采用协调控制器对表征热电负荷供需实时平衡的系统侧的指标进行控制；

步骤三：所述协调控制器基于分布式模型预测控制算法实现热电协调控制，基于所述热电联产子系统的数学模型构建所述分布式模型预测控制算法的预测模型，其采用扰动扩增的方式实现无静差控制性能，并通过终端约束保证模型预测控制器的稳定性。

2.根据权利要求1所述的离网型光气热电联产综合能源系统协调控制方法，其特征在于，所述综合能源系统还包括与母线连接的光伏和锂电池；所述微燃机采用具有余热回收功能的微型燃气轮机，其高温余热烟气通过换热器将热量传递给回水以制得供暖水，所述微燃机和所述空气源热泵制得的热水在供水联箱中混合后流向取暖用户；所述综合能源系统的各耗电设备用电均由综合能源系统内部提供。

3.根据权利要求2所述的离网型光气热电联产综合能源系统协调控制方法，其特征在于，所述协调控制器所控对象为所述热电联产子系统，根据热电能量供需的不平衡信号，所述协调控制器通过调节所述微燃机的燃料流量以及所述空气源热泵的压缩机转速，调节所述热电联产子系统的供热与供电功率。

4.根据权利要求3所述的离网型光气热电联产综合能源系统协同控制方法，其特征在于，所述步骤二中，表征热功率、电功率供需平衡的系统侧指标分别为供暖水温度、系统净输出功率；表征热功率、电功率供需平衡的用户侧指标分别为用户室内温度、母线电压，且用户侧指标分别由两个就地控制器控制。

5.根据权利要求1所述的离网型光气热电联产综合能源系统协调控制方法，其特征在于，所述分布式模型预测控制算法为合作型，即每个分布式模型预测控制器不但考虑本控制器所控对象的目标函数，也考虑其他控制器的控制目标，并在每个迭代周期中共享优化控制序列，以逼近全局最优解；各所述分布式模型预测控制器的集群构成所述协调控制器。

6.根据权利要求5所述的离网型光气热电联产综合能源系统协调控制方法，其特征在于，所述分布式模型预测控制算法的预测模型的构建流程包括：通过辨识系统整体动态特性，建立所述综合能源系统离散状态空间方程；基于所述离散状态空间方程建立分布式模型预测控制算法的分布式模型，所述合作型分布式模型预测控制算法的分布式模型为所述综合能源系统离散状态空间方程的分解，分解后得到多个子系统；采用扰动扩增的方法改造所述分布式模型，为后续无静差控制做准备，基于改造后的分布式模型推导可得分布式预测模型。

7.根据权利要求6所述的离网型光气热电联产综合能源系统协调控制方法，其特征在于，分布式模型如下式所示：

上式中，x_i为第i个子系统的状态量，i＝1，2，...，M，M为被分解成的子系统数量；u_i为第i个子系统的输入；y_i为第i个子系统的输出；A_ij、B_ij和C_ij分别为j子系统对i子系统的系统矩阵、输入矩阵和输出矩阵，其中j＝1，2，...，M且j≠i；k为每个递推时刻；

假设系统不存在输出耦合，则C_ij(j＝1，2，...，M且j≠i)＝O，可得第i个子系统的输出如下式所示：

扩增与子系统输出等维的状态量，假设各子系统间的扰动是独立的，则可得子系统i扩增后的分布式模型如下式所示：

式中，d为扩增的扰动项。