恭喜国网湖南省电力有限公司;国网湖南省电力有限公司经济技术研究院;国家电网有限公司刘沆获国家专利权
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龙图腾网恭喜国网湖南省电力有限公司;国网湖南省电力有限公司经济技术研究院;国家电网有限公司申请的专利综合能源系统的高效运行优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114944648B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210629950.5,技术领域涉及:H02J3/00;该发明授权综合能源系统的高效运行优化方法是由刘沆;廖菁;张莉;文明;谢欣涛;戴丹丹;曾林俊;肖雅元设计研发完成,并于2022-06-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本综合能源系统的高效运行优化方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种综合能源系统的高效运行优化方法,包括确定综合能源系统的优化输入数据;引入综合负荷聚合体到综合能源系统中,对电、冷和热负荷进行资源整合;建立考虑综合负荷聚合体的综合能源系统高效运行优化模型并求解,根据结果进行综合能源系统的高效运行。本发明提供的这种综合能源系统的高效运行优化方法,通过引入碳排放量来降低系统碳排放,通过引入损量来从能量品质的角度提高综合能源系统的能效,并利用加权模糊法兼顾系统各项指标,通过引入综合负荷聚合体来充分挖掘负荷侧资源;因此本发明综合考虑了各类型的能源种类,而且可靠性高、实用性好。
本发明授权综合能源系统的高效运行优化方法在权利要求书中公布了:1.一种综合能源系统的高效运行优化方法,包括如下步骤:S1.确定综合能源系统的优化输入数据;获取不同类型的负荷数据,从而确定综合能源系统的运行参数;S2.引入综合负荷聚合体到综合能源系统中,对电、冷和热负荷进行资源整合;具体包括如下步骤:引入综合负荷聚合体到综合能源系统中;综合负荷聚合体用于为外界能源网络提供辅助服务并获取对应的支付资金,同时也用于为综合能源系统提供引导并进行对应的负荷优化;采用如下算式计算综合能源系统得到的由综合负荷聚合体支付的补偿资金CLA: 式中T为总调度时段数;为0-1变量,用于指示t时段电负荷是否参与削减,且表示t时段电负荷参与削减,表示t时段电负荷不参与削减;b0为设定的电能固定补偿资金;b1为设定的电能单位补偿价格;为t时段电负荷削减功率;Δt为单个调度时段的时间;为0-1变量,用于指示t时段热负荷是否参与削减,且表示t时段热负荷参与削减,表示t时段热负荷不参与削减;b2为设定的热能固定补偿资金;b3为设定的热能单位补偿价格;为t时段热负荷削减功率;为0-1变量,用于指示t时段冷负荷是否参与削减,且表示t时段冷负荷参与削减,表示t时段冷负荷不参与削减;b4为设定的冷能固定补偿资金;b5为设定的冷能单位补偿价格;为t时段冷负荷削减功率;采用如下算式作为约束条件:电负荷削减功率上下限约束:其中Pcur,min为电负荷削减功率下限;Pcur,max为电负荷削减功率上限;热负荷削减功率上下限约束:其中Qcur,min为热负荷削减功率下限;Qcur,max为热负荷削减功率上限;冷负荷削减功率上下限约束:其中Qc,cur,min为冷负荷削减功率下限;Qc,cur,max为冷负荷削减功率上限;电负荷日削减量上限约束:其中Pdaycur,max为电负荷日削减量上限;热负荷日削减量上限约束:其中Qdaycur,max为热负荷日削减量上限;冷负荷日削减量上限约束:其中Qc,daycur,max为冷负荷日削减量上限;电负荷削减持续时段约束:其中为t时段电负荷是否开始削减的01变量,且表示开始削减,表示未开始削减;为t时段电负荷是否结束削减的01变量,且表示结束削减,表示未结束削减;T1为电控制变量,用于控制电负荷削减持续时间;热负荷削减持续时段约束:其中为t时段热负荷是否开始削减的01变量,且表示开始削减,表示未开始削减;为t时段热负荷是否结束削减的01变量,且表示结束削减,表示未结束削减;T2为热控制变量,用于控制热负荷削减持续时间;冷负荷削减持续时段约束:其中为t时段冷负荷是否开始削减的01变量,且表示开始削减,表示未开始削减;为t时段冷负荷是否结束削减的01变量,且表示结束削减,表示未结束削减;T3为冷控制变量,用于控制冷负荷削减持续时间;综合负荷聚合体的补偿资金上限约束:CLA≤CLA,max,其中CLA,max为补偿资金上限值;S3.建立考虑综合负荷聚合体的综合能源系统高效运行优化模型;具体包括如下步骤:以购能量、碳排放量和损量为多目标,建立考虑综合负荷聚合体的综合能源系统高效运行优化模型;以购能量最小为第一优化目标: 式中C1为购能量;Ptgrid为t时段电网输出给综合能源系统的电功率;Vtgrid为t时段气网输出给综合能源系统的气功率;HL为天然气的低位热值;Δt为单个调度时段的时间;T为总调度时段数;以碳排放量最小为第二优化目标: 式中C2为碳排放量;αgrid为电网的碳排放系数;αtur为燃气轮机碳排放系数;Pttur为t时段燃气轮机输出电功率;为t时段燃气轮机输出热功率;αgboi为燃气锅炉碳排放系数;为t时段燃气锅炉输出热功率;以综合能源系统损量最小为第三优化目标: 式中C3为综合能源系统损量;δP为电能品质因数;δV为气能品质因数;HL为天然气的低位热值;Ptload为t时段电负荷;Ptcur为t时段电负荷削减功率;δH为热能品质因数;为t时段热负荷;为t时段热负荷削减功率;δC为冷能品质因数;为t时段冷负荷;为t时段冷负荷削减功率;采用如下算式作为约束条件:电功率平衡约束:Ptgird+Pttur+Ptwind+Ptpv=Ptload-Ptcur+Pteboi+Pteref+Ptbat式中Ptwind为t时段风电实际出力;Ptpv为t时段光伏实际出力;Pteboi为t时段电锅炉电功率;Pteref为t时段电制冷机电功率;Ptbat为t时段储能装置电功率;热功率平衡约束:其中为t时段电锅炉输出热功率;为t时段热交换器输出给热负荷的热功率;冷功率平衡约束:其中为t时段电制冷机的输出冷功率;为t时段吸收式制冷机的输出冷功率;气功率平衡约束:Vtgrid=Vttur+Vtgboi,其中Vttur为t时段燃气轮机的输入功率;Vtgboi为燃气锅炉天然气的输入功率;风电光伏约束:Ptwind≤Ptwind,max和Ptpv≤Ptpv,max,其中Ptwind,max为t时段风电预测出力,Ptpv,max为t时段光伏预测出力;燃气轮机功率约束:Ptur,min≤Pttur≤Ptur,max,其中Ptur,min为燃气轮机输出电功率下限,Pttur为t时段燃气轮机输出电功率,且Pttur=ηturVtturHL,ηtur为燃气轮机电效率,且ηtur满足算式βtur为燃气轮机热损失系数;Ptur,max为燃气轮机输出电功率上限;燃气轮机爬坡滑坡约束:和其中rup为燃气轮机爬坡速率,rdown为燃气轮机滑坡速率;储能装置约束:Ptbat=Ptc-Ptd 式中Ptbat为t时段充放电功率,充电为正,放电为负;Ptc为t时段储能装置的充电功率;Ptd为t时段储能装置的放电功率;为t时段储能装置的储能能量;ESOC,ini为储能装置初始能量;ηc为储能装置充电效率;为τ时段储能装置的充电功率;Pτd为τ时段储能装置的放电功率;ηd为储能装置放电效率;为0-1变量,用于表示t时段储能装置是否充电,且表示充电,表示未充电;Pc,min为储能装置存储能量速率下限,Pc,max为储能装置存储能量速率上限;为0-1变量,用于表示t时段储能装置是否放电,且表示充电,表示未充电;Pd,min为储能装置释放能量速率下限,Pd,max为释放能量速率上限;ESOC,min为储能下限值;为t时段储能装置的储能值;ESOC,max为储能上限值;电锅炉约束:其中Qeboi,min为电锅炉输出热功率下限值;为t时段电锅炉输出热功率且ηeboi为电锅炉效率;燃气锅炉约束:其中Qgboi,min为燃气锅炉输出热功率下限;为t时段燃气锅炉输出热功率且ηgboi为燃气锅炉效率;Qgboi,max为燃气锅炉输出热功率上限;热交换器约束: 式中为t时段热交换器输出热功率;为t时段热交换器输入热功率;为t时段热交换器输出给热负荷的热功率;为t时段热交换器输出给吸收式制冷机的热功率;Qexc,min为热交换器输入热功率下限;Qexc,max为热交换器输入热功率上限;电制冷机约束:其中Qc,eref,min为电制冷机输出冷功率下限;为t时段电制冷机输出冷功率,且ηeref为电制冷机效率;Qc,eref,max为电制冷机输出冷功率上限;吸收式制冷机约束:其中Qc,sref,min为吸收式制冷机输出冷功率下限;为t时段吸收式制冷机输出冷功率,且ηsref为吸收式制冷机效率;Qc,sref,max为吸收式制冷机输出冷功率上限;购电功率约束:0≤Ptgird≤Pgird,max,其中Pgird,max为购电功率上限;S4.对步骤S3建立的模型进行求解,并根据结果进行综合能源系统的高效运行。
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