[发明专利]基于频域动态指标的综合能源系统的设计方法

说明书

本发明公开了一种基于频域动态指标的综合能源系统的设计方法，涉及综合能源系统规划设计技术领域，解决了现有综合能源系统在进行规划设计时没有考虑动态特性的影响的技术问题，其技术方案要点是本发明提出了一种反映设备出力变化及动态响应速度的频域可控性指标构建方法，针对综合能源系统规划设计问题，在频域领域提出了描述设备可控性的量化指标。综合考虑了规划设计过程的经济性、环保性和频域动态可控性指标项，以权重的方式建立了综合能源系统的设备容量规划模型。能够更为全面地考虑规划设计方案的动态特性，从频域分析的角度，增加配置负荷响应更为快速的设备容量，提高整个综合能源系统对于负荷需求的响应速度。

技术领域

本公开涉及综合能源系统规划设计技术领域，尤其涉及一种基于频域动态指标的综合能源系统的设计方法。

背景技术

能源是人类赖以生存与发展的基础，是整个国民经济的命脉，与此同时，传统化石能源在发展过程中所产生的环境压力也不断增加，如何在确保社会能源可持续供应的基础上减少产能过程的环境污染问题，愈发受到我国政府的重视。为此，综合能源系统能够根据用户冷、热、电实际负荷需求，进行“量身定制”，能够在系统规划、运行中实现不同能源的优势互补，从而有助于可再生分布式能源的大规模接入与高效利用，提高能源的综合利用效率，是新一代电力系统中不可或缺的组成部分，是国家以及国际上能源领域未来重要的战略方向。

然而，综合能源系统中包含多种可再生能源，各个能源在能量密度、时空分布上具有较大的差异，当综合能源系统中可再生能源渗透比例不断增大，可再生能源的不确定性也不断增加；而综合能源系统中设备类型众多，动态特性差异较大，在可再生能源渗透比例增大的趋势下，系统的协同运行变得更为困难。而在以往的规划设计研究中，没有考虑配置方案中负荷供给过程的动态差异。受制于本身大惯性、大延迟特性，某些热工设备难以在短时间内满足其需求负荷，其配置方案将难以达到预期的设计效果。而在整个综合能源系统设计、调度、控制的流程中，一旦系统的配置方案确定，系统中设备的大惯性、大延迟特性将难以改变，换句话说，在设计阶段考虑动态特性对配置方案的影响是必要的。在设计阶段，考虑各个设备的动态特性的差异，通过引入动态可控性指标，在设计阶段改进综合能源系统的动态特性，从而得到设备可控性更好的容量配置方案，为后续的调度优化及控制设计提供更为优化的基础条件。

然而，目前主要的设计方法主要基于能效与成本计算的稳态模型进行优化，尚没有考虑动态特性对于配置方案的影响，更没有从频域分析的角度构建设备的动态可控性指标，从而探究考虑可控性之后对系统配置优化方案的影响。

发明内容

本公开提供了一种基于频域动态指标的综合能源系统的设计方法，其技术目的是在对综合能源系统进行规划设计时，考虑动态特性对配置方案的影响，并从频域分析的角度构建设备的动态可控性指标，从而实现对综合能源系统配置的优化。

本公开的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于频域动态指标的综合能源系统的设计方法，该综合能源系统包括供热设备、供电设备、供冷设备和储能设备，所述供电设备包括光伏、风机、微型燃气轮机、燃气内燃机、燃料电池中的一种或几种设备，所述供热设备包括燃气锅炉、热泵和余热锅炉中的一种或多种设备，所述供冷设备包括以溴化锂为代表的吸收式制冷机和电制冷机，所述储能设备包括电储能设备、热储能设备和冷储能设备，该方法包括：

构建所述综合能源系统中各个设备的数学模型；

根据所述数学模型，构建各个设备的闭环控制系统；

根据各个设备的闭环控制系统，构建反映各个设备出力变化及动态响应速度的频域动态可控性指标项；

构建以经济性指标、频域动态可控性指标项、环保性指标为目标函数的综合能源系统的规划模型；

向所述规划模型输入初始参数；

根据地域负荷，通过Gurobi求解器对所述规划模型进行求解；