一种综合能源系统多环控制系统与方法技术方案

本公开提出了一种综合能源系统多环控制系统与方法，包括：内环单元、中环单元及外环单元；内环单元为电能跟踪控制环，所述中环单元为冷能、热能跟踪控制环，所述外环单元为燃气跟踪控制环；内环单元、中环单元及外环单元被配置为：基于不同能源形式之间的优化时间尺度差异和耦合关系，调控各种能源之间的互补与转化，实现相互耦合的冷、热、电、气在动态过程中的协调优化与调度。本发明专利技术考虑冷、热、电、气联和供能时，电能变化快、传输快，冷热变化慢、传输慢，燃气传输量和消耗量基于其他形式能量的使用量，将电和冷热以及燃气分环控制，考虑不同能源形式之间的优化时间尺度差异和耦合关系，协调优化同一时刻不同能源的使用量。协调优化同一时刻不同能源的使用量。协调优化同一时刻不同能源的使用量。

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源系统多环控制系统与方法


[0001]本公开属于综合能源系统
，尤其涉及一种综合能源系统多环控制系统与方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]综合能源系统是多种能源协调运行的能源供给系统，可以把冷、热、电、气等不同形式的能源统一调控，实现多能互补使用。保证综合能源系统稳定、高质、高效的能量输出，是提高能源利用率、解决当今能源短缺和环境危机等问题的有效途径。
[0004]但是由于综合能源系统内部能量流动复杂，不同形式的能源在复杂变化的动态过程中相互耦合，而且不同形式的能源静态特性、动态特性不同，优化时间尺度差异大，同时可再生能源供能本身存在不确定性，负荷需求侧实时变化也对综合能源系统稳定、高质、高效的能量输出提出了挑战。
[0005]多能流综合能源系统在优化运行方面相较于传统单一供能系统有较大差别，其能量优化与调度涉及更多的利益主体，这就要求在分析与决策的过程中，充分考虑多种能源形式间的耦合与差异、可再生能源的不确定性以及需求侧响应等因素。
[0006]检索发现，目前对于在多能流综合能源系统运行过程中变化复杂、耦合紧密的多种能源，传统控制体系下的优化调度策略没有深层次地考虑多种不同形式能源的优化调度时间尺度，很难同时将冷、热、电、气等多种不同形式、优化时间尺度差异大的能源做到最优控制。

技术实现思路

[0007]为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种综合能源系统多环控制系统，针对多种不同形式、优化时间尺度差异大的能源做到最优控制。
[0008]为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0009]第一方面，公开了一种综合能源系统多环控制系统，包括：
[0010]内环单元、中环单元及外环单元；
[0011]所述内环单元为电能跟踪控制环，所述中环单元为冷能、热能跟踪控制环，所述外环单元为燃气跟踪控制环；
[0012]所述内环单元、中环单元及外环单元被配置为：基于不同能源形式之间的优化时间尺度差异和耦合关系，调控各种能源之间的互补与转化，实现相互耦合的冷、热、电、气在动态过程中的协调优化与调度；
[0013]其中，每一环均设置有反馈校正，将综合能源系统的能量输出反馈到各环对应的控制器，并将当前能量输出作为下一时刻能量优化调度的参考对象，减少负荷需求侧与能源生产侧的不平衡。
[0014]进一步的技术方案，所述内环单元包括电能跟踪控制器及电能枢纽，所述电能跟踪控制器根据反馈的电能枢纽的输出及冷能枢纽、热能枢纽输出发控制指令至电能枢纽的输入端。
[0015]进一步的技术方案，所述电能枢纽还分别与综合能源系统内发电系统、电网系统及储能系统相连，电能枢纽根据需要供给负荷侧的电能，确定使用综合能源系统内部自身发电量、需要电网系统输出或者向电网系统输出的电能及储能电池存储或者释放的电能。
[0016]进一步的技术方案，所述中环单元为冷能、热能跟踪控制环，在内环单元的基础上还包括冷能跟踪控制器、热能跟踪控制器及各自对应的冷能枢纽、热能枢纽，所述冷能跟踪控制器、热能跟踪控制器分别根据电能的输出及燃气枢纽的输出控制冷能枢纽、热能枢纽的输出。
[0017]进一步的技术方案，所述冷能枢纽与蓄冷装置进行能量交互，所述热能枢纽与蓄热装置进行能量交互；
[0018]所述冷能枢纽根据某时刻需要供给负荷侧的冷量，确定蓄冷装置存储或者释放的冷量；
[0019]所述热能枢纽根据某时刻需要供给负荷侧的热量，确定蓄热装置存储或者释放的热量。
[0020]进一步的技术方案，所述外环单元为燃气跟踪控制环，在中环单元的基础上所述燃气跟踪控制环还包括燃气控制器，所述燃气控制器根据电能的输出及给定的优化策略控制燃气枢纽的输出。
[0021]进一步的技术方案，所述燃气枢纽与燃气管网相同，燃气枢纽根据某时刻需要供给负荷侧的燃气，确定分别需要供给燃气发电机、燃气制冷机、燃气锅炉的燃气量，以及需要通过燃气管网输入的燃气量。
[0022]第二方面，公开了一种综合能源系统多环控制方法，包括：
[0023]将电能跟踪控制环作为内环，冷能、热能跟踪控制环作为中环，燃气跟踪控制环作为外环；
[0024]将电和冷热以及燃气分环控制：基于不同能源形式之间的优化时间尺度差异和耦合关系，调控各种能源之间的互补与转化，实现相互耦合的冷、热、电、气在动态过程中的协调优化与调度。
[0025]进一步的技术方案，当中环调节冷能、热能输出或者外环调整燃气时，内环的电能跟踪控制器实时调整电能枢纽的各机组出力值，以使电能输出跟随给定的优化调度策略，以满足负荷需求；
[0026]优选的，冷能、热能跟踪控制中环建立小时级滚动优化模型，基于预测数据与前一优化窗口期的优化结果给出下一优化窗口器的优化调度方案；
[0027]优选的，当外环调整燃气供应量时，中环的冷能、热能跟踪控制器实时调整冷能、热能枢纽的各机组出力值，以使冷能、热能输出跟随给定的优化调度策略，以满足负荷需求；
[0028]优选的，外环的燃气跟踪控制环，根据冷热电输出的反馈情况，建立日内动态规划模型，利用燃气输送管道本身带有储藏功能特性，平衡、调度燃气供应量。
[0029]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0030]本专利技术基于电能内环、冷能热能中环、气能外环的多环控制，可以调控各种能源之间的互补与转化，实现相互耦合的冷、热、电、气在动态过程中的协调优化与调度，实现综合能源系统能量精细化管理，有效提高能源的综合利用效率，同时提高计算效率，加速求解最优调度策略。
[0031]基于冷、热、电、气等不同形式能源的静态、动态特性不同，导致了冷、热、电、气的优化控制的时间尺度差异大。而多环控制体系的各反馈环响应速度不同，越内层的反馈环响应速度越快，控制与执行时间越短，多环控制体系为多种优化时间尺度相差大的能源协同优化与调度提供了架构基础。通过多种不同形式的能源协调配合，实现综合能源系统能量精细化管理，确保综合能源系统内多种不同形式能源实现最优调控，有效提高能源综合利用率。
[0032]本专利技术考虑冷、热、电、气联和供能时，电能变化快、传输快，冷热变化慢、传输慢，燃气传输量和消耗量基于其他形式能量的使用量，将电和冷热以及燃气分环控制，考虑不同能源形式之间的优化时间尺度差异和耦合关系，协调优化同一时刻不同能源的使用量。
[0033]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0034]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0035]图1为本专利技术提出的综合能源系统多环控制体系结构图，内环为电能跟踪控制环，中环为冷能、热能跟踪控制环，外环为燃气跟踪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统多环控制系统，其特征是，包括：内环单元、中环单元及外环单元；所述内环单元为电能跟踪控制环，所述中环单元为冷能、热能跟踪控制环，所述外环单元为燃气跟踪控制环；所述内环单元、中环单元及外环单元被配置为：基于不同能源形式之间的优化时间尺度差异和耦合关系，调控各种能源之间的互补与转化，实现相互耦合的冷、热、电、气在动态过程中的协调优化与调度；其中，每一环均设置有反馈校正，将综合能源系统的能量输出反馈到各环对应的控制器，并将当前能量输出作为下一时刻能量优化调度的参考对象，减少负荷需求侧与能源生产侧的不平衡。2.如权利要求1所述的一种综合能源系统多环控制系统，其特征是，所述内环单元包括电能跟踪控制器及电能枢纽，所述电能跟踪控制器根据反馈的电能枢纽的输出及冷能枢纽、热能枢纽输出发控制指令至电能枢纽的输入端。3.如权利要求2所述的一种综合能源系统多环控制系统，其特征是，所述电能枢纽还分别与综合能源系统内发电系统、电网系统及储能系统相连，电能枢纽根据需要供给负荷侧的电能，确定使用综合能源系统内部自身发电量、需要电网系统输出或者向电网系统输出的电能及储能电池存储或者释放的电能。4.如权利要求1所述的一种综合能源系统多环控制系统，其特征是，所述中环单元为冷能、热能跟踪控制环，在内环单元的基础上还包括冷能跟踪控制器、热能跟踪控制器及各自对应的冷能枢纽、热能枢纽，所述冷能跟踪控制器、热能跟踪控制器分别根据电能的输出及燃气枢纽的输出控制冷能枢纽、热能枢纽的输出。5.如权利要求4所述的一种综合能源系统多环控制系统，其特征是，所述冷能枢纽与蓄冷装置进行能量交互，所述热能枢纽与蓄热装置进行能量交互；所述冷能枢纽根据某时刻需要供给负荷侧的冷量，确定蓄冷装置存储或者释放的冷量；所述热能枢纽根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，魏志成，董兴，孙波，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：