[发明专利]一种乡村综合能源规划资源优化系统及方法

说明书

本发明提供了一种乡村综合能源规划资源优化系统及方法，包括以下模块：综合能源系统能源枢纽建模模块，对综合能源系统能源枢纽建立数学模型，使其参与供需平衡计算；沼气系统建模模块，将沼气系统视为单输入‑多输出能量转换元件，建立量化沼气系统出力的数学模型；考虑灵活性资源的规划建模模块，建立乡村综合能源系统规划模型，模型中考虑能源枢纽、综合需求响应和沼气系统，利用供需两端的灵活性资源，优化得到灵活性资源配置方法，所述灵活性资源包括综合需求响应和沼气系统。本发明考虑乡村地区的多种灵活性资源，在保证经济性最优的条件下，可以有效解决系统调峰问题，使综合能源系统的灵活性和高效性得到提升。

技术领域

本发明涉及电力领域的规划技术，具体地，涉及一种乡村综合能源规划资源优化系统及方法。

背景技术

长期以来，电力系统和天然气系统等公用能源基础设施大多是独立规划、运行的，各种能源形式与负荷之间必须一一匹配。随着分布式能源系统的不断发展，不同能源网络在同一地理位置上出现了交汇，由此形成了多种能源形式通过能量转换元件共同满足就地负荷需求的供需模式，能量传输设备和转化元件共同组成了能源枢纽，能源枢纽是综合能源系统实现供需平衡的关键，它使能源满足负荷需求的灵活性大大提高。

乡村分布式能源分布广泛，考虑到乡村地理面积较小，所以分布式能源系统分布较为密集，不同能源系统在地理位置上的交汇较为普遍，上述因素都为乡村能源枢纽的建立提供了便捷、有利条件。

现有研究大多围绕能源枢纽展开，对包括综合需求响应在内的其他灵活性资源配置研究较少。乡村综合能源系统具有发展沼气能源的优势，沼气能源作为一种独特的灵活性资源，对于调节电、气、热等多种能源形式的供需平衡具有很重要的意义，有必要对乡村综合能源系统规划中的灵活性资源配置方法进行研究。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种乡村综合能源规划资源优化系统及方法。

根据本发明提供的一种乡村综合能源规划资源优化系统，包括以下模块：

模块M1：综合能源系统能源枢纽建模模块，对综合能源系统能源枢纽建立数学模型，使其参与供需平衡计算；

模块M2：沼气系统建模模块，将沼气系统视为单输入-多输出能量转换元件，建立量化沼气系统出力的数学模型；

模块M3：考虑灵活性资源的规划建模模块，建立乡村综合能源系统规划模型，模型中考虑能源枢纽、综合需求响应和沼气系统，利用供需两端的灵活性资源，优化得到灵活性资源配置方法，所述灵活性资源包括综合需求响应和沼气系统。

优选的，所述模块M1中，将能源枢纽中的物理元件分为传输元件和能量转换元件，引入传输效率和转换效率对物理元件进行数学量化，在能源枢纽中考虑多种耦合设备，所述耦合设备包括热电联产机组、电转气机组、电热锅炉和燃气锅炉。

优选的，所述模块M2中，沼气系统的输出分三个方向，分别对应电负荷、气负荷和热负荷。

优选的，所述模块M3中，通过调用综合能源系统能源枢纽建模模块和沼气系统建模模块提出的数学模型，引入灵活性资源综合需求响应，建立功率流与成本之间的映射关系，建立最小化总成本的考虑灵活性资源的规划模型。

优选的，对于求解得到不同的优化配置方案，综合考虑耦合装置，使耦合装置的配置容量取最大值。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、不考虑灵活性资源的传统IES规划存在能源枢纽配置冗余、效率低下、成本过高的问题，本发明通过引入灵活性资源，可以有效解决上述问题。

2、对综合能源系统能源枢纽给出了数学模型，使其可以直接参与供需平衡计算，在能源枢纽中综合考虑多种耦合设备，包括CHP、P2G、GF、EB，对于其他较为简化的能源枢纽建模也具有指导意义。