一种园区综合能源系统的运行优化方法技术方案

本申请公开了一种园区综合能源系统的运行优化方法，先根据系统内设备的约束条件，获取初始运行优化模型；接着，获取园区内的配额目标电量、参与交易的绿色证书的配额约束条件及价格约束条件，并根据上述条件，获取园区内参与交易的绿色证书数量及绿色证书的售出价格或购买价格，建立绿色证书运行机制及交易模型，进而获取基于绿色证书的园区综合能源系统的最终优化模型，求解得最佳优化方案。利用上述方法解决了由于目前的园区综合能源系统对可再生能源的利用率低，从而无法实现综合能源系统的最佳优化方案，进而降低总运行成本的技术问题，园区综合能源系统侧扮演了绿证交易买卖的“双重角色”，进一步加深用户的市场参与度，降低总运行成本。降低总运行成本。降低总运行成本。

【技术实现步骤摘要】
一种园区综合能源系统的运行优化方法


[0001]本申请涉及综合能源系统运行优化
，尤其涉及一种园区综合能源系统的运行优化方法。

技术介绍

[0002]园区综合能源系统是指在一定区域内利用先进的物理信息技术和创新管理模式，与电网连接，以电力系统为核心，整合本区域内煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种化石能源及可再生能源，再通过燃气设备、蓄电设备、制冷设备、制热设备、储热设备、光伏发电设备及风力发电设备实现多种能源之间的优化运行并降低运行成本。然而，由于风光资源分布不均衡、电网投资运维成本高、市场交易机制不完善等因素，我国的可再生能源处在利用效率低、投资效益不足、市场竞争力弱的困境中，这也导致了目前的园区综合能源系统对可再生能源的利用率低，从而无法实现综合能源系统的最佳优化方案，进而降低总运行成本。
[0003]近年来，为缓解可再生能源电力面临的困境，可再生能源配额制度(简称配额制)和可交易绿色证书制度(简称绿色证书)相继提出，配额制是指通过立法手段,明确可再生能源电力在全部能源消费中的比例,并将这一责任强制性地落实到能源供应商或能源销售商,达不到比例要求,就必须到社会上购买相应数量的可再生能源电力,或向政府支付一定数量的罚金,再由政府购买相应数量的可再生能源，这就产生了可再生能源的交易。而绿色证书就是保证配额制有效贯彻的配套措施，可再生能源电力就像常规电力一样以市场价格出售，而因生产可再生能源电力所带来的高于常规电力的成本费用则由绿色证书的销售额抵补。这两项制度可有效将可再生能源电力的政府直补转化为市场化的补贴方式，更好引导可再生能源电力市场的良性发展，实现综合能源系统的最优化运行，降低总运行成本。
[0004]基于此，本申请提供一种园区综合能源系统的运行优化方法，用于解决由于目前的园区综合能源系统对可再生能源的利用率低，从而无法实现综合能源系统的最佳优化方案，进而降低总运行成本的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决由于目前的园区综合能源系统对可再生能源的利用率低，从而无法实现综合能源系统的最佳优化方案，进而降低总运行成本的技术问题，本申请通过以下实施例公开了一种园区综合能源系统的运行优化方法。
[0006]本申请公开了一种园区综合能源系统的运行优化方法，包括：
[0007]获取园区综合能源系统的结构模型，所述结构模型包括燃气设备、蓄电设备、制冷设备、制热设备、储热设备、光伏发电设备及风力发电设备；
[0008]获取所述结构模型中每个设备的成本约束条件；
[0009]获取所述结构模型中每个设备的运行约束条件；
[0010]根据所述每个设备的成本约束条件及所述每个设备的运行约束条件，获取所述园
区综合能源系统的初始运行优化模型；
[0011]获取所述园区综合能源系统的配额目标电量；
[0012]获取所述园区综合能源系统内参与交易的绿色证书的配额约束条件；
[0013]根据所述绿色证书的配额约束条件，获取所述园区综合能源系统内参与交易的绿色证书数量；
[0014]获取所述绿色证书的价格约束条件；
[0015]根据所述绿色证书的价格约束条件、所述配额目标电量及所述绿色证书数量，获取所述绿色证书的售出价格或购买价格；
[0016]根据所述配额目标电量、所述绿色证书数量及所述绿色证书的售出价格或购买价格，获取绿色证书运行机制及交易模型；
[0017]根据所述初始运行优化模型及所述绿色证书运行机制及交易模型，获取基于绿色证书的园区综合能源系统的最终优化模型；
[0018]获取所述最终优化模型的解，所述最终优化模型的解为所述园区综合能源系统的最佳优化方案。
[0019]可选的，所述获取园区综合能源系统的结构模型，包括：
[0020]获取所述园区综合能源系统的结构模型，所述结构模型包括燃气设备、蓄电设备、制冷设备、制热设备、储热设备、光伏发电设备及风力发电设备，所述燃气设备包括微型燃气轮机及燃气锅炉，所述蓄电设备包括蓄电池，所述制冷设备包括电制冷机及吸收式制冷机，所述制热设备包括热交换器，所述储热设备包括余热回收锅炉及蓄热槽。
[0021]可选的，所述获取所述结构模型中每个设备的成本约束条件，包括：
[0022]通过如下公式获取购买天然气的成本约束条件：
[0023][0024]其中，C
gas
购买天然气的成本，t表示某一时刻，h表示t的最大值，c
gas
表示天然气单位热值价格，P
GT,t
表示t时刻微型燃气轮机的发电功率，Q
GB,t
表示燃气锅炉的产热功率，η
GT
表示微型燃气轮机的效率，η
GB
表示燃气锅炉的效率，Δt表示调度时长；
[0025]通过如下公式获取购买电能的成本约束条件：
[0026][0027]其中，C
g
表示购买电能的成本，c
grid,t
表示t时刻园区综合能源系统的购买电能价格，P
grid,t
表示t时刻园区综合能源系统与电网之间交换功率；
[0028]通过如下公式获取蓄电设备每次完全充放电的成本约束条件：
[0029][0030]其中，c
r
表示蓄电设备每次完全充放电的成本，C
purchase
表示蓄电设备的购买成本，M
cycle
表示蓄电设备在无损坏情况下使用次数；
[0031]通过如下公式获取蓄电设备的运维成本约束条件：
[0032][0033]其中，C
ES
表示蓄电设备的运维成本，C
capacity
表示蓄电设备的容量，P
ES,C,t
表示t时刻蓄电设备的充电功率，P
ES,D,t
表示t时刻蓄电设备的放电功率；
[0034]通过如下公式获取储热设备的运维成本约束条件：
[0035][0036]其中，C
HS
表示储热设备的运维成本，Q
ES,C,t
表示t时刻储热设备的充热功率，Q
ES,D,t
表示t时刻储热设备的放热功率。
[0037]可选的，所述获取所述结构模型中每个设备的运行约束条件，包括：
[0038]通过如下公式获取电能功率平衡的约束条件：
[0039][0040]其中，P
grid,t
表示t时刻园区综合能源系统与电网之间交换功率，P
GT,t
表示t时刻微型燃气轮机的发电功率，P
PV,t
表示t时刻光伏发电设备的发电功率，P
WT,t
表示t时刻风力发电设备的发电出力，P
ES,D,t
表示t时刻蓄电设备的放电功率，L
E,t
表示电负荷的功率，P
ER,t
表示t时刻电制冷机的功率，P
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种园区综合能源系统的运行优化方法，其特征在于，包括：获取园区综合能源系统的结构模型，所述结构模型包括燃气设备、蓄电设备、制冷设备、制热设备、储热设备、光伏发电设备及风力发电设备；获取所述结构模型中每个设备的成本约束条件；获取所述结构模型中每个设备的运行约束条件；根据所述每个设备的成本约束条件及所述每个设备的运行约束条件，获取所述园区综合能源系统的初始运行优化模型；获取所述园区综合能源系统的配额目标电量；获取所述园区综合能源系统内参与交易的绿色证书的配额约束条件；根据所述绿色证书的配额约束条件，获取所述园区综合能源系统内参与交易的绿色证书数量；获取所述绿色证书的价格约束条件；根据所述绿色证书的价格约束条件、所述配额目标电量及所述绿色证书数量，获取所述绿色证书的售出价格或购买价格；根据所述配额目标电量、所述绿色证书数量及所述绿色证书的售出价格或购买价格，获取绿色证书运行机制及交易模型；根据所述初始运行优化模型及所述绿色证书运行机制及交易模型，获取基于绿色证书的园区综合能源系统的最终优化模型；获取所述最终优化模型的解，所述最终优化模型的解为所述园区综合能源系统的最佳优化方案。2.根据权利要求1所述的一种园区综合能源系统的运行优化方法，其特征在于，所述获取园区综合能源系统的结构模型，包括：获取所述园区综合能源系统的结构模型，所述结构模型包括燃气设备、蓄电设备、制冷设备、制热设备、储热设备、光伏发电设备及风力发电设备，所述燃气设备包括微型燃气轮机及燃气锅炉，所述蓄电设备包括蓄电池，所述制冷设备包括电制冷机及吸收式制冷机，所述制热设备包括热交换器，所述储热设备包括余热回收锅炉及蓄热槽。3.根据权利要求2所述的一种园区综合能源系统的运行优化方法，其特征在于，所述获取所述结构模型中每个设备的成本约束条件，包括：通过如下公式获取购买天然气的成本约束条件：其中，C
gas
购买天然气的成本，t表示某一时刻，h表示t的最大值，c
gas
表示天然气单位热值价格，P
GT,t
表示t时刻微型燃气轮机的发电功率，Q
GB,t
表示燃气锅炉的产热功率，η
GT
表示微型燃气轮机的效率，η
GB
表示燃气锅炉的效率，Δt表示调度时长；通过如下公式获取购买电能的成本约束条件：其中，C
g
表示购买电能的成本，c
grid,t
表示t时刻园区综合能源系统的购买电能价格，P
grid,t
表示t时刻园区综合能源系统与电网之间交换功率；
通过如下公式获取蓄电设备每次完全充放电的成本约束条件：其中，c
r
表示蓄电设备每次完全充放电的成本，C
purchase
表示蓄电设备的购买成本，M
cycle
表示蓄电设备在无损坏情况下使用次数；通过如下公式获取蓄电设备的运维成本约束条件：其中，C
ES
表示蓄电设备的运维成本，C
capacity
表示蓄电设备的容量，P
ES,C,t
表示t时刻蓄电设备的充电功率，P
ES,D,t
表示t时刻蓄电设备的放电功率；通过如下公式获取储热设备的运维成本约束条件：其中，C
HS
表示储热设备的运维成本，Q
ES,C,t
表示t时刻储热设备的充热功率，Q
ES,D,t
表示t时刻储热设备的放热功率。4.根据权利要求3所述的一种园区综合能源系统的运行优化方法，其特征在于，所述获取所述结构模型中每个设备的运行约束条件，包括：通过如下公式获取电能功率平衡的约束条件：其中，P
grid,t
表示t时刻园区综合能源系统与电网之间交换功率，P
GT,t
表示t时刻微型燃气轮机的发电功率，P
PV,t
表示t时刻光伏发电设备的发电功率，P
WT,t
表示t时刻风力发电设备的发电出力，P
ES,D,t
表示t时刻蓄电设备的放电功率，L
E,t
表示电负荷的功率，P
ER,t
表示t时刻电制冷机的功率，P
ES,t
表示t时刻蓄电设备的充电功率；通过如下公式获取热能功率平衡的约束条件：η
HX
·
Q
HX,t
＝L
H,t
；其中，η
HX
表示燃气锅炉的效率，Q
HX,t
表示t时刻余热回收锅炉的功率；L
H,t
表示t时刻热负荷的功率；通过如下公式获取冷能功率平衡的约束条件：η
EC
·
P
EC,t
+η
AC
·
H
AC,t
＝L
C,t
；其中，η
EC
表示电制冷机的制冷系数，P
EC,t
表示t时刻电制冷机的功率，η
AC
表示吸附式制冷机的制冷系数，P
AC,t
表示t时刻吸附式制冷机的功率，L
C,t
表示t时刻的冷负荷功率；通过如下公式获取天然气功率平衡的约束条件：η
WH
·
Q
WH,t
+Q
GB,t
+Q
HS,D,t
＝Q
HX,t
+Q
HS,C,t
；其中，η
GT
表示微型燃气轮机的发电效率，F
MT,t
表示t时刻微型燃气轮机输入的燃料燃耗量，P
GT,t
表示t时刻微型燃气轮机的出力，U

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洋，梁俊宇，袁兴宇，李浩涛，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：