一种基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法，首先在光伏电站无补贴环境下，根据建筑可安装光伏电池板面积分析离并网光伏发电系统安装功率和安装总成本；再以系统运行成本最低化为目标，考虑智能电网动态电价的新兴电价结构，结合蓄电池充放电折旧成本，根据贝尔曼方程推导建筑光伏一体化系统最小运行成本递推数学模型并求解。通过与一般光伏系统直接售电方法进行比较，可知基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法可以有效提高系统经济性。优化方法可以有效提高系统经济性。优化方法可以有效提高系统经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法


[0001]本专利技术涉及一种用于离并网型光伏发电系统经济领域的基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法。

技术介绍

[0002]太阳能作为一种清洁能源在低碳化领域有着非常广阔的前景。近十年，光伏技术飞速发展，光电转化效率得到了显著提升，发电成本不断下降，太阳能发电在市场上的竞争力越来越大。光伏发电系统与建筑有机结合的建筑光伏一体化系统成为效率更高的一种利用形势，首先，光伏组件与建筑结合，不占用土地资源；其次，光伏发电系统可以直接为建筑供能，降低电能运输损耗并环节电网的峰值负荷；最后，光伏组件作为建筑外围护结构的组成部分，不仅可以减少建材消耗，还可以改善室内热环境，降低建筑的冷热负荷。
[0003]由于光伏系统部分部件造价较高，直接售卖系统电量难以收回回本，因此对其进行经济性分析变得十分重要。随着智能电网出现，动态电价成为一种新兴电价结构。动态电价具有峰谷差特性，在负荷高峰时电价较高，负荷低谷时电价较低。利用这一特性，在满足微网系统优化方法原则的前提下，设计建筑光伏一体化系统经济最优化方法能使系统在无补贴情况下拥有更好的经济效益。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法，以保证建筑用离并网光伏发电系统可利用动态电价峰谷差获得更好的经济性。
[0005]实现上述目的的一种技术方案是：一种基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法，包括以下步骤：
[0006]S1：收集建筑南墙面积及其窗墙比和建筑顶部可使用面积，推算建筑可装载光伏电池板总面积并计算出光伏系统的安装功率和总成本；
[0007]S2：通过步骤S1的系统安装功率和地区最佳倾斜面日平均辐射量表计算系统整个寿命期的发电量，推算系统发电的单位成本；
[0008]S3：以1h为步长考虑，在考虑电网动态电价下的供电花费、系统发电单位成本和蓄电池充放电折旧成本的前提下建立建筑光伏一体化系统运行成本数学模型；
[0009]S4：根据贝尔曼方程结合微网系统优化方法两个原则，推导建筑光伏一体化系统最小运行成本递推数学模型并利用计算机求解。
[0010]进一步的，所述步骤S1中，系统安装功率P
NS
可通过式(1)得到：
[0011][0012]式(1)中，S
N
、S
T
表示建筑南墙面积和建筑顶部可用面积，S
d
表示单块光伏电池板面积，δ表示建筑南墙窗墙比，P
Nd
表示单块光伏电池板功率。
[0013]进一步的，所述步骤S1中，系统安装总成本C
total
通过式(2)得到：
[0014][0015]式(2)中，C
d
表示光伏电池板单价，C
else
表示光伏系统其他组件需要的总花费，通过式(3)得到：
[0016]C
else
＝C
Inverter
+C
Bracket
+C
LP
+C
IT
(3)
[0017]式(3)中，C
Inverter
表示光伏系统逆变器总成本，C
Bracket
表示光伏电池板支撑结构总成本，C
LP
表示系统防雷结构总成本，C
IT
表示安装与运输总成本。
[0018]进一步的，所述步骤S2中，系统发电的平均成本x
pv
可通过式(4)得到：
[0019][0020]式(4)中，Ψ为地区最佳倾斜面日平均辐射量，η
to
t
a
l为系统发电修正系数，通过式(5)得到：
[0021][0022]式(5)中，η
i
表示各项影响因素的修正系数，i为影响因素编号，N为各类影响因素总数。
[0023]进一步的，所述步骤S3中，系统第t时间步长从电网取电成本可通过式(6)得到：
[0024][0025]式(6)中，表示第t时间步长从电网充电的功率，表示第t时间步长电网实时电价。
[0026]进一步的，所述步骤S3中，系统蓄电池第t时间步长充放电折旧成本可通过式(7)得到：
[0027][0028]式(7)中，表示第t时间步长蓄电池的充放功率，表示放电，表示充电；表示蓄电池安装成本这算到单位完整循环的价格，即单位循环成本；表示电池充放电深度阈值。
[0029]进一步的，所述步骤S3中，建筑光伏一体化系统运行成本数学模型可用式(8)得到：
[0030][0031]式(8)中，N
year
为一年总时长数，为第t时间步长光伏发电成本，通过式(9)得
到：
[0032][0033]进一步的，所述步骤S4中微网系统优化方法的两个原则具体在于：
[0034]1)在系统所发电量优先满足建筑负载的前提下，当发电量大于建筑用电负荷时，多余的电量优先对储能系统充电，不再出售给电网；
[0035]2)当发电量小于建筑用电负荷时，在电网电价较高时优先使用储能系统电量，在电价低时优先使用电网供电并对储能系统充电。
[0036]进一步的，所述步骤S4中基于贝尔曼方程推导的建筑光伏一体化系统最小运行成本递推数学模型可由式(10)得到：
[0037][0038]式(10)中式(11)得到：
[0039][0040]式(11)中表示第t时间步长储能系统储能余量。
[0041]本专利技术公开了一种基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法，与现有一般光伏系统直接售电方法比较，具有如下的有益效果：
[0042]1)本专利技术在光伏发电系统上网电价不断下调的环境下，考虑光伏电站上网无补贴的情况，利用动态电价峰谷差特性能为系统谋求更好的经济效益。
[0043]2)本专利技术从建筑可搭建光伏电池板面积出发求取建筑光伏一体化系统搭建规模，建立了系统运行成本数学模型并利用贝尔曼方程求取系统最小运行成本，为建筑光伏一体化系统用户提供一个获得较好经济利益的方法。
附图说明
[0044]图1为本专利技术的基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法的流程图
[0045]图2为实施例的建筑光伏一体化系统年发电曲线；
[0046]图3为动态电价示例图；
[0047]图4为成本求解流程图；
[0048]图5为1月29至30日建筑用电量与光伏发电量；
[0049]图6为基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法成本与一般光伏发电系统用电方法成本图。
具体实施方式
[0050]为了能更好地对本专利技术的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例进行详细地说明：
[0051]本专利技术公开了一种基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：收集建筑南墙面积及其窗墙比和建筑顶部可使用面积，推算建筑可装载光伏电池板总面积并计算出光伏系统的安装功率和总成本；S2：通过步骤S1的系统安装功率和地区最佳倾斜面日平均辐射量表计算系统整个寿命期的发电量，推算系统发电的单位成本；S3：以1h为步长考虑，在考虑电网动态电价下的供电花费、系统发电单位成本和蓄电池充放电折旧成本的前提下建立建筑光伏一体化系统运行成本数学模型；S4：根据贝尔曼方程结合微网系统优化方法两个原则，推导建筑光伏一体化系统最小运行成本递推数学模型并利用计算机求解。2.根据权利要求1所述的基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，系统安装功率P
NS
可通过式(1)得到：式(1)中，S
N
、S
T
表示建筑南墙面积和建筑顶部可用面积，S
d
表示单块光伏电池板面积，δ表示建筑南墙窗墙比，P
Nd
表示单块光伏电池板功率。3.根据权利要求1所述的基于贝尔曼方程的建筑光伏一体化系统经济最优化方法，其特征在于：所述步骤S1中，系统安装总成本C
total
通过式(2)得到：式(2)中，C
d
表示光伏电池板单价，C
else
表示光伏系统其他组件需要的总花费，通过式(3)得到：C
else
＝C
Inverter
+C
Bracket
+C
LP
+C
IT
ꢀꢀꢀꢀ
(3)式(3)中，C
Inverter
表示光伏系统逆变器总成本，C
Bracket
表示光伏电池板支撑结构总成本，C
LP
表示系统防雷结构总成本，C
IT
表示安装与运输总成本。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑真，黄晨宏，马小丽，颜华敏，卢婧婧，蒋晨，李建宁，黄一楠，马晔晖，肖远兵，李林锐，张冠花，牟锴，汪笃红，何之倬，韩万里，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：