[发明专利]工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法

权利要求书

1.一种工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立工业园区综合能源系统模型，所述的工业园区综合能源系统模型包括工业园区电热负荷预测模型、综合能源系统电力网络和热力网络潮流模型和工业园区热电联产机组模型、热泵模型和混合储能设备模型；

2)利用步骤1)所建立的模型，并综合考虑混合储能平抑新能源波动的效果及系统可靠性确定混合储能的配置地址；

3)在步骤1)所建立的模型的基础上，在步骤2)确定的混合储能的配置地址上进行混合储能的优化配置，建立混合储能双层优化配置模型，所述的混合储能双层优化配置模型包括层优化模型和外层优化模型，其中的所述的内层优化模型以综合能源系统在典型日日运行成本最低为优化目标，优化约束条件是满足工业园区热电联产机组、热泵、混合储能设备自身约束，同时满足电功率和热功率潮流平衡约束；所述的外层优化模型以电热混合储能年均全寿命周期成本最小为优化目标，并以储能容量为优化约束条件；所述的内层优化模型和外层优化模型交替迭代从而得到混合储能双层优化配置模型；

4)求解步骤3)所述的混合储能双层优化配置模型，得到该工业园区综合能源系统混合储能优化配置方案。

2.根据权利要求1所述的工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法，其特征在于，步骤2)的内容如下：

2-1)以系统节点混合储能的配置地址为变量，以节点电压偏差、系统负荷波动为指标建立优化目标函数，如式(1)所示：

式(1)中，M为节点总数，T表示总时刻数，U_ij表示第i个节点在第j个时刻的电压值，表示第i个节点在时间T内的电压均值，P_i,max表示在i时刻电网输入最大功率，表示电网在时间T内的电网输入功率均值；

2-2)对综合能源网络节点进行广度优先搜索生成分块子系统，再依据深度优先搜索生成各子树直至遍历综合能源系统所有节点，选取使目标函数值最优的节点的地址作为混合储能配置地址。

3.根据权利要求1所述的工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法，其特征在于，步骤3)的内容如下：

3-1)内层优化模型用于生成混合储能优化运行方案，所述内层优化模型的目标函数如式(2)所示：

式(2)中：为综合能源系统在大电网购电成本，为CHP机组产电产热成本，为热泵运行成本，为储热罐的典型日日运行成本，为储电装置典型日日运行成本；

3-2)将内层优化模型优化后的混合储能运行成本迭代到下述外层优化模型；

3-3)外层优化模型用于生成综合能源系统混合储能容量配置结果，所述外层优化模型的目标函数如式(3)所示：

式(3)中：N_e,N_h分别表示系统配置储电装置与储热罐的数量，和分别表示系统单个储电装置和储热罐的年均建设成本，和分别表示系统单个储电装置和储热罐的运维成本，表示储电装置在项目周期内的替换成本；

式(4)中：Y为项目周期年限；为储电装置的建设成本；E^es为储能配置额定容量；P^s为储能额定功率；单位为年；σ为贴现率(％)；C_E为储能电池每千瓦时的单位容量价格,C_P为能量转换装置每千瓦的单位功率价格；

式(5)中：C_f为每千瓦的单位固定维护成本，T_y为时间换算系数,取值为365；为储电装置典型日日运行成本；

式(6)中：k为储能电池的更换次数，其值为Y/n-1且当Y/n-1为非整数时，k进一取整，其中n为储能电池的寿命周期；β为储能初始安装成本的年均下降比例；ε为第ε次更换储能的电池本体；

式(7)中：为储热罐建设成本，为储热罐单位体积成本，为储热罐体积；

式(8)中：Q_i为储热罐容量；K_i为储热罐热损失系数，取1％-5％；ΔT为储热罐供水温度与回水温度温度差；μ为储热容积率，η为常数；

式(9)中，δ为储热罐的单位容积固定维护成本系数；

3-4)返回步骤3-1)将外层优化模型优化求得的最优电热混合储能容量作为约束条件迭代到内层优化模型。

4.根据权利要求1所述的工业园区综合能源系统混合储能双层优化配置方法，其特征在于，步骤4)中，在所述的内层优化模型和外层优化模型交替迭代中，利用CPLEX求解器进行迭代求解，直至生成最优解；最终分别输出电热混合储能最优配置容量和工业园区综合能源系统计及电热混合储能全周期寿命成本的典型日运行策略。