一种基于全能流模型的微电网能量优化方法技术

本发明专利技术涉及一种微电网的能量优化方法，具体涉及一种基于全能流模型的微电网能量优化方法。该方法包括下述步骤：(1)构建全能流模型；(2)构建全能流数学模型；(3)基于全能流数学模型对能量进行优化管理，包括能量静态优化管理和能量动态优化管理。该方法通过统一量化的全能流数字模型，系统化地描述了能流在产生、转换、传输、储存及利用过程中的能量特性，有助于从静态能量优化和动态能量优化两个方面，全面开展该能源网络的能量优化管理；同时该理论通过集总化约束，还可灵活用于单个设备的能量优化管理和评估。从而实现微电网多级精细化能量管理，提高全局能量利用水平，保证经济优化运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微电网的能量优化方法，具体涉及一种基于全能流模型的微电网 能量优化方法。
技术介绍
随着环境的日益恶化和不可再生能量的减少，W风能、太阳能为代表的可再生清 洁能量发电技术得到了迅猛发展。将小型风力发电、光伏发电等灵活、分散地接入用户侧配 网，提高了局部供电可靠性、减少了输电损耗、也提高一次能量的利用率和减少废气排放。 W送种方式接入配网的风、光发电系统等被统称为分布式发电。微电网是指由分布式发电、 储能、负荷和保护控制装置一起集成的独立智能系统，它既可W并网运行，也可W离网运 行。 针对目前的微电网中的动态特性和能量管理问题，需要提供一种系统化的优化管 理与评估方法，W克服现有管理方法中，把热力系统与电力系统分割开来，通过不同量化因 子，对他们进行分别控制和管理，从而忽略了他们之间相互关联和相互禪合的关系，不能系 统化的描述各个环节能量流通的特征的缺陷，W全面评估各环节的经济效益。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于全能流模型的微电网能量优 化方法，该方法通过统一量化的全能流数字模型，系统化地描述了能流在产生、转换、传输、 储存及利用过程中的能量特性，有助于从静态能量优化和动态能量优化两个方面，全面开 展该能源网络的能量优化管理；同时该理论通过集总化约束，还可灵活用于单个设备的能 量优化管理和评估。在实际应用时，根据需求，可W自由灵活的选择微电网能源网络中的各 个环节，全面考虑各种状况和约束下的影响因子，系统化地推导出对应的能量优化管理方 法，从而实现微电网多级精细化能量管理，提高全局能量利用水平，保证经济优化运行。 本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的： 本专利技术提供，其改进之处在于，所述 方法包括下述步骤： (1)构建全能流模型；[000引 似构建全能流数学模型； (3)基于全能流数学模型的能量优化管理，包括能量静态优化管理和能量动态优 化管理。 进一步地，所述步骤（1)中，全能流模型包括能量类元素、装置类元素和信息类元 素；能量类元素是微电网通过装置类元素进行转换利用的主体，信息类元素是能量类元素、 装置类元素的抽象描述； 所述能量类元素包括自然界中不同类型的一次能源和二次能源；装置类元素包括 不同类型能量产生、转换、传输、储存、利用装置及控制装置；信息类元素包括不同类型能量 的数字模型和各设备的数字模型。 进一步地，所述步骤（2)中，构建全能流数学模型包括构建全能流网络模型和构 建全能流数学模型；所述全能流网络由装置类元素连接起来，构成能源输送通道组合，用于 能量的流通和利用，包括全局优化层、分布自治层和就地接入层。 进一步地，所述全局优化层是指区域范围内多级微网的能源互联，通过电能的形 式来传输与转供，传输距离为Ikm-lOkm ;分布式自治层是指局部地区内单个微网的能源互 联，通过电能或热能的形式来传输与转供，传输距离为lOOm-lkm ;就地接入层为单个能源 装置的接入与利用，各种能源向冷、热、电需求能源转换。 进一步地，所述全能流网络的能流公式如下：[001 引 E。" = E"-Ei0s = Dm正" 1); 其中；E。。,是总输出能量瓜。是在总输入能量；Eim是损失的总输入能量化。是全 能流模型的表征系数。 进一步地，根据实际工程能源网络拓扑结构，将各能源转换和利用装置进行抽象 建模。 进一步地，所述步骤（3)中，能量静态优化管理是针对能效低的能源转换环节和 能量利用环节，进行最优的技术改造和设备升级，提高能源的静态转换效率或利用效率，能 量静态优化管理包括： 基于全能流模型，在各环节能源转换或利用效率统计分析的基础上，依次选取转 换效率或利用效率较低的环节，计算各自技术改造和设备升级费用，技术改造和设备升级 方案的成本C用下述表达式表示： 〇=ΣΓφυ) 其中；Di,是能源网络中的能源转换或利用装置； 结合项目实际的等式约束和不等式约束，[002引 hi 值 U) = 0, 1 = 1，2,…，L 扣； gs值U)《0，m= 1，2，...，S 4);其中；1和S分别表示关于微电网丽全能流网络中的第ij个能源转换或能量利 用装置〇1，的等式和不等式约束的个数；i是微网Μ个发用能子系统中的第i个，j是第i个 发用能子系统中的第j个能级转换过程。 经过比较分析，令技术改造和设备升级方案的成本胃则选取技术改造和设 备升级方案，实现微电网的能量静态优化管理。 进一步地，所述步骤（3)中，所述能量动态优化管理包括模式判定、预测计划、实 际运行和优化调度，并依次循环； 模式判定；通过微网中分布式电源、储能与负荷进行投入或退出运行时，其全能流 模型中的信息元素类将随之变化，微网控制系统根据信息类元素变化自动更新电气网络拓 扑结构，确定微电网的运行模式； 预测计划；根据冷、热和电负荷的构成，结合能量品位特性，通过神经网络算法确 定能源生产及利用的短期预测值和超短期预测值；根据预测结果，结合生产目标，制定每日 的生产计划； 实际运行；在微电网的实际运行过程中，实际供能量和需求供能量之间存在差异， 不同类型能源之间的转换也存在差异，包括实际供热或供电的不足，热电转换的不足；实时 采集各运行数据，统计需求差异值，确定优化调整目标； 优化调度；在预测计划和实际运行的基础上，结合微电网稳定运行约束、能源转换 与利用装置约束等条件，使微电网系统中各目标函数极小或极大，包括经济效益最大、能量 损耗最小和经济成本最小，调度能源转换装置的供能及能源利用装置的用能。 与现有技术比，本专利技术达到的有益效果是： 1、本专利技术提供了，用统一量化的全能 流数字模型，系统化地描述了能流在产生、转换、传输、储存及利用过程中的能量特性，有助 于从静态能量优化和动态能量优化的两个方面，实现了对能源网络的能量优化管理；同时 该理论通过集总化约束，还可灵活用于单个设备的能量优化管理和评估。在实际应用时，根 据需求，可W自由灵活的选择微电网能源网络中的各个环节，全面考虑各种状况和约束下 的影响因子，系统化地推导出对应的能量优化管理方法，从而实现微电网多级精细化能量 管理，提高全局能量利用水平，保证经济优化运行。 2、本专利技术提供的方法通过统一量化指标体系，在微电网整体和局部环节能效量化 分析的基础上，通过静态优化和动态优化两种方式，进行多级能量精细化管理，提高全局能 量优化利用水平。【附图说明】 图1是本专利技术提供的基于全能流模型的微电网能量优化方法的流程图。 图2是本专利技术提供的全能流模型图； 图3是本专利技术提供的动态能量优化管理示意图；[003引图4是本专利技术提供的具体实施例的微电网全能流网络模型图；【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步的详细说明。 本专利技术针对目前微电网尚无针对多种类型能源的统一优化管理方法，而提供的一 种基于全能流模型的微电网能量优化方法。该方法通过统一量化指标体系，在微电网整体 和局部环节能效量化分析的基础上，通过静态优化和动态优化的两种方式，进行多级能量 精细化管理，提高了全局能量优化利用水平。 该方法的流程图如图1所示，包括下述步骤： 1.构建全能流模型； 根据实际工程能源网络拓扑结构，将各能源转换和利用装置（如微型燃气轮机、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于全能流模型的微电网能量优化方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：(1)构建全能流模型；(2)构建全能流数学模型；(3)基于全能流数学模型的能量优化管理，包括能量静态优化管理和能量动态优化管理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋，刘海涛，吴鸣，季宇，于辉，俞勤政，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，国网江西省电力科学研究院，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11