一种基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法技术

本发明专利技术公开了一种基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法，包括：收集综合能源设备相关数据，分析用户全年的电、热、冷负荷；基于分析结果，建立综合能源设备经济优化配置模型；基于综合能源设备优化配置模型建立能量平衡约束和容量约束；根据约束条件，通过本地可控发电装机容量与电网合同容量之和对供电设备建立可靠性约束，选择可靠性指标进行量化计算；分析三种不同供能设备的可靠性及其经济性，验证最佳经济性与可靠性容量配置以实现综合能源设备的优化配置。本发明专利技术克服了以往单一考虑综合能源系统经济性，考虑了综合能源系统经济性的同时设置可靠性约束，提高其可靠性水平，从而达到综合能源系统经济性与可靠性最优配置。

【技术实现步骤摘要】
一种基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法
本专利技术涉及综合能源系统优化配置方法的
，尤其涉及一种基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法。
技术介绍
作为能源互联网的物理载体，综合能源系统的提出打破了冷、热、电、气等多元能源形式独立规划、独立设计、单独运行的固有模式，确立了以多能互补、供需互动为本质特征的新一代能源技术架构，综合能源系统是能源生产和消费革命大背景下，积极应对国际国内能源、经济和环境三难困境，着力构建清洁低碳、安全高效现代能源体系的有效手段，必将成为未来我国能源基础设施的主要承载形式。在综合能源系统构建过程中，安全、可靠是前提和基础，是综合能源系统得以应用与推广的先决条件，然而，正是由于其“综合”特性，使得其对系统可靠性的影响呈现两面性，一方面，综合能源系统中，多类型异质能源设备耦合集成，多元能源网络双向互动，单元设备、单段网络故障可能引起连锁反应和级联失效，从而影响整个系统的供能可靠性；另一方面，综合能源系统多元能源、多元网络、多元负荷彼此协调配合，互为补充、互为备份，在提高系统灵活性和自由度的同时，亦会有效增强整体供能可靠性与自愈能力目前国内外针对综合能源系统的可靠性研究大多集中于可靠性评估领域，提出了一系列创新性评估指标和评估方法，极大提升了对综合能源系统可靠性的认识深度，在综合能源系统中，多元异质能源技术的组合、配置是影响其可靠性的关键要因；为此，有必要在系统初期规划设计阶段，将可靠性因素纳入整体考量框架，从源头解决其可靠性问题，然而，既有综合能源系统规划相关研究大多着眼于经济性、节能性、环境性等规划目标，对可靠性的考虑尚不够充分。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术解决的技术问题是：克服以往单一考虑综合能源系统经济性。为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：收集综合能源设备相关数据，分析用户全年的电、热、冷负荷；基于所述分析结果，建立综合能源设备经济优化配置模型；基于所述综合能源设备优化配置模型建立能量平衡约束和容量约束；根据所述约束条件，通过本地可控发电装机容量与电网合同容量之和对供电设备建立可靠性约束，选择可靠性指标进行量化计算；分析三种不同供能设备的可靠性及其经济性，验证最佳经济性与可靠性容量配置以实现综合能源设备的优化配置。作为本专利技术所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法的一种优选方案，其中：所述综合能源设备相关数据包括，用户全年电、热、冷负荷数据、内燃机性能参数、燃气锅炉性能参数、吸收式制冷机性能参数、电制冷机性能参数、光伏设备性能参数、储电装置性能参数、分时电价、购气成本。作为本专利技术所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法的一种优选方案，其中：所述优化配置模型包括目标函数、各设备的模型及约束。作为本专利技术所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法的一种优选方案，其中：所述目标函数包括，minC＝Cinv+Com+Cbuy其中，C表示综合能源系统年总费用，单位为元，Cinv表示年化投资费，单位为元，Com表示年运维费，单位为元，Cbuy表示年购电购气费，单位为元。作为本专利技术所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法的一种优选方案，其中：所述能量平衡约束包括，Pchp，self(t)+PPV,self(t)+Pdisees(t)+Pu(t)＝Pd(t)+Pecool(t)其中，PPV,self表示光伏发电自用量，单位为kW，Pdisees表示蓄电装置逐时放电功率，单位为kW，Pd表示逐时电负荷，单位为kW，Pecool表示电制冷机逐时耗电功率，单位为kW；Qgb(t)+Qchp，h(t)≥Qd(t)其中,Qgb表示燃气锅炉逐时热出力，单位为kW，Qchp,h表示热电联产机组余热供热量，单位为kW，Qd表示逐时热负荷，单位为kW；Pecool(t)·COPecool+Qchp,c(t)·COPab≥Qc(t)其中，COPecool表示热电制冷机性能系数，Pecool表示电制冷机逐时出力，单位为kW，Qchp,c表示热电联产机组余热供冷量，单位为kW，COPab表示吸收式制冷机组的性能系数，Qc表示逐时热负荷，单位为kW。作为本专利技术所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法的一种优选方案，其中：所述设备容量约束包括，Pchp,self(t)+Pchp,sto(t)≤Pchp,mQchp,c(t)+Qchp,h(t)＝Pchp(t)·ηh/ηe其中，Pchp,m表示热电联产机组额定容量，单位为kW，ηh表示热电联产机组余热回收效率；0≤Pecool(t)·COPecool≤Qecool,m0≤Qchp,c(t)·COPab≤Qab,m其中，Qecool,m表示电制冷机额定容量，单位为kW，Qab,m表示吸收式制冷机额定容量，单位为kW；0≤Qgb(t)≤Qgb,m其中,Qgb,m表示燃气锅炉的额定容量，单位为kW；G(t)·A·λ＝PPV，self(t)+PPV,sto(t)0≤A≤Amax其中，G表示逐时太阳辐射，单位为kW/m2，A表示太阳能光伏板面积，单位为m2，λ表示光伏组件发电效率，PPV,sto表示光伏发电储能量，单位为kW，Amax表示光伏电池板最大安装面积，单位为m2；0≤Pess(t)≤Pess,mPess(0)＝0Pdisess(0)＝0其中，Pees表示蓄电池蓄电量，单位为kW，ε表示自放电率，Pees,m表示蓄电池额定容量，单位为kW，Pchees和Pdisees分别表示蓄电池的充、放电功率，单位为kW，μch和μdis分别表示蓄电池的充放电效率；0≤Pchess(t)≤M·fin0≤Pdiscees(t)≤M·foutfin+fout≤1其中，fin、fout表示0-1变量，表示充放电状态，M表示一足够大正整数。作为本专利技术所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法的一种优选方案，其中：所述可靠性约束包括，Pchp,m+Pum≥Max(pd(t)+Pecool(t))·α其中，α表示比例设定值。作为本专利技术所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法的一种优选方案，其中：所述可靠性指标包括，供电可靠性概率其中，K表示系统可靠供电概率，M表示公共电网的故障率，N表示单体分布式电源设备故障率。作为本专利技术所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法的一种优选方案，其中：所述年化投资费Cinv包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法，其特性在于，包括：/n收集综合能源设备相关数据，分析用户全年的电、热、冷负荷；/n基于所述分析结果，建立综合能源设备经济优化配置模型；/n基于所述综合能源设备优化配置模型建立能量平衡约束和容量约束；/n根据所述约束条件，通过本地可控发电装机容量与电网合同容量之和对供电设备建立可靠性约束，选择可靠性指标进行量化计算；/n分析三种不同供能设备的可靠性及其经济性，验证最佳经济性与可靠性容量配置以实现综合能源设备的优化配置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法，其特性在于，包括：
收集综合能源设备相关数据，分析用户全年的电、热、冷负荷；
基于所述分析结果，建立综合能源设备经济优化配置模型；
基于所述综合能源设备优化配置模型建立能量平衡约束和容量约束；
根据所述约束条件，通过本地可控发电装机容量与电网合同容量之和对供电设备建立可靠性约束，选择可靠性指标进行量化计算；
分析三种不同供能设备的可靠性及其经济性，验证最佳经济性与可靠性容量配置以实现综合能源设备的优化配置。


2.如权利要求1所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法，其特征在于：所述综合能源设备相关数据包括，
用户全年电、热、冷负荷数据、内燃机性能参数、燃气锅炉性能参数、吸收式制冷机性能参数、电制冷机性能参数、光伏设备性能参数、储电装置性能参数、分时电价、购气成本。


3.如权利要求1所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法，其特征在于：所述优化配置模型包括目标函数、各设备的模型及约束。


4.如权利要求1所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法，其特征在于：所述目标函数包括，
minC＝Cinv+Com+Cbuy
其中，C表示综合能源系统年总费用，单位为元，Cinv表示年化投资费，单位为元，Com表示年运维费，单位为元，Cbuy表示年购电购气费，单位为元。


5.如权利要求1所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法，其特征在于：所述能量平衡约束包括，
Pchp，self(t)+PPV,self(t)+Pdisees(t)+Pu(t)＝Pd(t)+Pecool(t)
其中，PPV,self表示光伏发电自用量，单位为kW，Pdisees表示蓄电装置逐时放电功率，单位为kW，Pd表示逐时电负荷，单位为kW，Pecool表示电制冷机逐时耗电功率，单位为kW；
Qgb(t)+Qchp，h(t)≥Qd(t)
其中,Qgb表示燃气锅炉逐时热出力，单位为kW，Qchp,h表示热电联产机组余热供热量，单位为kW，Qd表示逐时热负荷，单位为kW；
Pecool(t)·COPecool+Qchp,c(t)·COPab≥Qc(t)
其中，COPecool表示热电制冷机性能系数，Pecool表示电制冷机逐时出力，单位为kW，Qchp,c表示热电联产机组余热供冷量，单位为kW，COPab表示吸收式制冷机组的性能系数，Qc表示逐时热负荷，单位为kW。


6.如权利要求1所述的基于经济性与可靠性的综合能源设备优化配置方法，其特征在于：所述设备容量约束包括，
Pchp,self(t)+Pchp,sto(t)≤Pchp,m
Qchp,c(t)+Qchp,h(t)＝Pchp(t)·ηh/ηe
其中，Pchp,m表示热电联产机组额定容量，单位为kW，ηh表示热电联产机组余热回收效率；
0≤Pecool(t)·COPecool≤Qecool,m
0≤Qchp,c(t)·COPab≤Qab,m
其中，Qecool,m表示电制冷机额定容量，单位为kW，Qab,m表示吸收式制冷机额定容量，单位为kW；
0≤Qgb(t)≤Qgb,m
其中,Qgb,m表示燃气锅炉的额定容量，单位为kW；
G(t)·A·λ＝PPV，self(t)+PPV,sto(t)
0≤A≤Amax
其中，G表示逐时太阳辐射，单位为kW/m2，A表示太阳能光伏板面积，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任洪波，李通，吴琼，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31