一種燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方法，它包括下述步驟：根據(jù)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)負荷預測確定系統(tǒng)總的電、冷熱負荷需求；基于運行成本，以冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)運行費用最低建立優(yōu)化運行目標；分析冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)及相關(guān)電空調(diào)的運行特性，以供電量、供冷量和熱量平衡作為等式約束，以內(nèi)燃機出力上下限、設(shè)備制冷和熱量上下限、聯(lián)絡(luò)線功率交換限值作為不等式約束，從而構(gòu)成冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟運行優(yōu)化模型；采用路徑跟蹤內(nèi)點法求解該優(yōu)化模型，得到冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方案；解決了目前CCHP系統(tǒng)優(yōu)化運行方法沒有考慮聯(lián)供系統(tǒng)與電空調(diào)之間的配合問題，二者之間的相互影響對系統(tǒng)運行造成影響等問題；解決了現(xiàn)有技術(shù)CCHP系統(tǒng)優(yōu)化僅僅簡單的以電定熱、以電定冷、以熱定電或以冷定電模式存在的各種缺陷等問題。
【專利說明】一種燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分布式發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟運行領(lǐng)域，尤其涉及一種燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方法。
【背景技術(shù)】
[0002]冷熱電三聯(lián)供(CombinedCooling Heating and Power, CCHP),是指以天然氣為主要燃料帶動燃氣輪機、微燃機或內(nèi)燃機發(fā)電機等燃氣發(fā)電設(shè)備運行，產(chǎn)生的電力供應(yīng)用戶的電力需求，系統(tǒng)發(fā)電后排出的余熱通過余熱回收利用設(shè)備(余熱鍋爐或者余熱直燃機等)向用戶供熱、供冷。CCHP的發(fā)展已經(jīng)有30多年的歷史。隨著供電、供熱和制冷設(shè)備的單元技術(shù)和集成運行技術(shù)的不斷進步，CCHP已經(jīng)在許多領(lǐng)域得到了推廣。
[0003]CCHP系統(tǒng)的燃氣動力發(fā)電設(shè)備種類很多，包括傳統(tǒng)的小型燃氣輪機、燃氣內(nèi)燃機、微型燃氣輪機、斯特林發(fā)動機(即外燃機)以及燃料電池等，目前應(yīng)用最為廣泛的是燃氣輪機與燃氣內(nèi)燃機兩大類主機。關(guān)于燃氣輪機CCHP系統(tǒng)的優(yōu)化運行已有較多的研究，而燃氣內(nèi)燃機熱電輸出特性受負荷率、環(huán)境溫度影響的方式，以及其余熱回收利用方式，都與燃氣輪機有所不同，因此造成二者構(gòu)成的CCHP系統(tǒng)的優(yōu)化運行模型有所不同。
[0004]CCHP系統(tǒng)通常有上網(wǎng)發(fā)電和并網(wǎng)不上網(wǎng)兩種運行模式。上網(wǎng)發(fā)電模式是指CCHP多發(fā)出的電能可以反送給電網(wǎng)，相當于向電網(wǎng)售電，而并網(wǎng)不上網(wǎng)運行模式是指CCHP系統(tǒng)發(fā)電功率永遠小于或等于用電負荷，CCHP系統(tǒng)不向電網(wǎng)反送電?？紤]到目前很多CCHP系統(tǒng)都只能運行在并網(wǎng)不上網(wǎng)的模式，因此本發(fā)明針對的是并網(wǎng)不上網(wǎng)的燃氣內(nèi)燃機CCHP系統(tǒng)。
[0005]同時，目前已有的很多關(guān)于CCHP的系統(tǒng)優(yōu)化運行方法都沒有考慮聯(lián)供系統(tǒng)與電空調(diào)之間的配合問題，而將電空調(diào)與聯(lián)供系統(tǒng)配合使用，可以有效提高能源利用效率，獲得較大的經(jīng)濟收益。但是二者之間的相互影響會對系統(tǒng)運行方案造成影響。如果僅考慮聯(lián)供系統(tǒng)，則在并網(wǎng)不上網(wǎng)的情況下，由于多余電力不能上網(wǎng)，因此往往采用以電定熱(冷)運行模式，即根據(jù)電負荷確定內(nèi)燃機出力，如果聯(lián)供系統(tǒng)制冷/熱量不足則由天然氣直燃補足，如果冷/熱量多余，則直接排放到外部環(huán)境。而當同時考慮聯(lián)供系統(tǒng)與電空調(diào)時，系統(tǒng)優(yōu)化運行模式不再是簡單的以電定熱或以電定冷或者以熱定電或以冷定電模式。由于聯(lián)供系統(tǒng)與電空調(diào)共同承擔系統(tǒng)的電、冷、熱負荷，所以冷/熱負荷一定時，聯(lián)供系統(tǒng)的制冷/熱量制約著電空調(diào)的制冷/熱量，同時，聯(lián)供系統(tǒng)的冷/熱量由內(nèi)燃機的可利用余熱來產(chǎn)生，控制內(nèi)燃機的出力可間接控制可利用余熱量，但是在并網(wǎng)不上網(wǎng)的情況下，由于多余電量不能上網(wǎng)，因此內(nèi)燃機的出力還受到系統(tǒng)電負荷的限制，從而限制聯(lián)供系統(tǒng)的制冷/熱量，進而影響電空調(diào)的制冷/熱量，而電空調(diào)制冷/熱量的不同又會造成系統(tǒng)總的電負荷變化，從而影響著內(nèi)燃機的出力及外購電量的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:提供一種燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方法，以解決現(xiàn)有CCHP的系統(tǒng)優(yōu)化運行方法沒有考慮聯(lián)供系統(tǒng)與電空調(diào)之間的配合問題，而將電空調(diào)與聯(lián)供系統(tǒng)配合使用存在的二者之間的相互影響會系統(tǒng)運行方案造成影響等問題；以解決現(xiàn)有技術(shù)CCHP系統(tǒng)優(yōu)化僅僅簡單的以電定熱、以電定冷、以熱定電或以冷定電模式存在的各種缺陷。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案:
一種燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方法，它包括下述步驟:
步驟1、根據(jù)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)負荷預測確定系統(tǒng)總的電、冷熱負荷需求；
步驟2、基于運行成本，以冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)運行費用最低建立優(yōu)化運行目標；
步驟3、分析冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)及相關(guān)電空調(diào)的運行特性，以供電量、供冷量和熱量平衡作為等式約束，以內(nèi)燃機出力上下限、設(shè)備制冷和熱量上下限、聯(lián)絡(luò)線功率交換限值作為不等式約束，從而構(gòu)成冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟運行優(yōu)化模型；
步驟4、采用路徑跟蹤內(nèi)點法求解該優(yōu)化模型，得到冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方案。
[0008]步驟2所述的優(yōu)化運行目標，其目標函數(shù)為
【權(quán)利要求】
1.一種燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方法，它包括下述步驟: 步驟1、根據(jù)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)負荷預測確定系統(tǒng)總的電、冷熱負荷需求； 步驟2、基于運行成本，以冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)運行費用最低建立優(yōu)化運行目標； 步驟3、分析冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)及相關(guān)電空調(diào)的運行特性，以供電量、供冷量和熱量平衡作為等式約束，以內(nèi)燃機出力上下限、設(shè)備制冷和熱量上下限、聯(lián)絡(luò)線功率交換限值作為不等式約束，從而構(gòu)成冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟運行優(yōu)化模型； 步驟4、采用路徑跟蹤內(nèi)點法求解該優(yōu)化模型，得到冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方法，其特征在于:步驟2所述的優(yōu)化運行目標，其目標函數(shù)為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方法，其特征在

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方法，其特征在于:步驟3中所述的供冷量平衡等式約束為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃氣內(nèi)燃機冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運行方法，其特征在于:步驟3中所述的不等式約束為:
【文檔編號】G05B19/418GK103439941SQ201310371489
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】農(nóng)靜, 李慶生, 皮顯松, 張裕, 鄧樸, 朱守真, 李金霞, 鄭競宏, 沈欣煒 申請人:貴州電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心, 清華大學