本發(fā)明屬于發(fā)電控制領(lǐng)域，涉及一種多能互補微能源的經(jīng)濟運行策略。
背景技術(shù)：
隨著能源改革的不斷深化，由分布式光伏、風力發(fā)電、微型燃氣輪機、生物質(zhì)發(fā)電、太陽能光熱和儲能等清潔能源和可再生能源形式通過不同的形式和管理單元組成的微型能源網(wǎng)是現(xiàn)在能源技術(shù)的發(fā)展方向。由分布式光伏和儲能組成的光儲一體化系統(tǒng)或由風電、光伏和儲能組成的風光儲系統(tǒng)在需求側(cè)解決了風能和光能的就地利用問題、有效避免了“棄風、棄光”現(xiàn)象的發(fā)生，同時在峰谷分時電價的情況下，通過“削峰填谷”有效地利用了電能并降低了用戶的度電電費。冷、熱、電聯(lián)供(combinedcooling,heatingandpower,cchp)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，也更好地推動了多能源微網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，燃氣輪機與溴化鋰機組的組合不僅能提供電能，還能通過能源的梯級利用為用戶提供熱能和冷能，使狹義的“微電網(wǎng)”發(fā)展成了廣義的“微能源網(wǎng)”。冷熱電聯(lián)供的微能源網(wǎng)的能源結(jié)構(gòu)和設(shè)備耦合關(guān)系非常復雜，認真研究其多能互補和耦合機理對于微能源網(wǎng)的智能控制和優(yōu)化運行具有十分重要的實用意義。
目前，微電網(wǎng)的研究已經(jīng)取得一定的進展，但涉及cchp的微能源網(wǎng)的研究還較少，主要集中在系統(tǒng)模型、運行效率和經(jīng)濟性等方面。由燃氣輪機、太陽能光伏、微風發(fā)電、儲能、地源熱泵等清潔能源和可再生能源形式構(gòu)成協(xié)同優(yōu)化的多源互補微能源系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
目前的研究都集中在微能源網(wǎng)的某一單方面，未能從整個系統(tǒng)的運行進行分析研究。針對以上問題，本文以智能工業(yè)園區(qū)由天然氣燃氣輪機、太陽能光伏、風力發(fā)電、地源熱泵、儲能等清潔能源和可再生能源組成的微能源網(wǎng)為基礎(chǔ)，從經(jīng)濟角度進行綜合分析。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
一種多能互補微能源的經(jīng)濟運行策略，首先建立一個經(jīng)濟目標，選擇使總體成本最小或收益最大化的運行方式，在目標函數(shù)中不考慮如對電網(wǎng)性能的影響、對環(huán)境的影響等非經(jīng)濟性參數(shù)。
其次，建立經(jīng)濟性最優(yōu)目標函數(shù)，即目標函數(shù)為多能互補微能源系統(tǒng)日運行費用最小(或日毛利潤最大，此處以運行費用最小為例)，微能源系統(tǒng)的日運行綜合費用主要包括燃料費用、與電網(wǎng)交互的功率費用和系統(tǒng)運行維護費用3個方面：
minktotal＝min(kfuel+kgrid+kmaintain)(1)
式中：ktotal為微能源系統(tǒng)的日運行綜合費用；kfuel為燃料費用；kgrid為與電網(wǎng)交互的功率費用；kmaintain為系統(tǒng)運行維護費用。
其中，微燃氣輪機和燃氣鍋爐的燃料成本函數(shù)計算公式為：
式中：fchp為微燃氣輪機耗氣量函數(shù)；pt為微燃氣輪機功率輸出，單位為kw；
聯(lián)供系統(tǒng)與電網(wǎng)的電能交換成本函數(shù)計算公式為：
式中：
微能源系統(tǒng)的運行維護成本函數(shù)計算公式為
式中：i為系統(tǒng)內(nèi)分布式能源、儲能設(shè)備、燃氣輪機、制冷機等設(shè)備序列，pi為各設(shè)備的單位功率的運行維護成本，
冷熱電聯(lián)供微能源網(wǎng)的約束條件根據(jù)系統(tǒng)的運行包括冷熱功率平衡、系統(tǒng)電功率平衡和設(shè)備容量、設(shè)備運行等約束。
根據(jù)式(4)計算微能源系統(tǒng)的單位功率運行維護成本，在系統(tǒng)設(shè)備確定、運行隊伍穩(wěn)定的情況下，單位功率的運行維護成本是相對固定的。
根據(jù)式(3)計算聯(lián)供系統(tǒng)與電網(wǎng)的電能交換成本，對于固定電價的園區(qū)逐時電價時固定的，只需根據(jù)實時功率計算交換成本，對于峰谷分時電價的園區(qū)，根據(jù)各時段的逐時電價和實時功率計算電能交換成本。
根據(jù)式(2)計算微燃氣輪機和燃氣鍋爐的燃料成本，折算到各時段的度電成本。
根據(jù)式(1)選取成本最低的運行方式，由于成本的主要部分為燃料成本、與電網(wǎng)交互的功率費用和系統(tǒng)運行維護成本，由于系統(tǒng)運行維護成本相對固定，主要比較燃料成本和與電網(wǎng)交互的功率費用，當度電燃料成本低于與電網(wǎng)交互的度電成本時選擇使用燃氣輪機發(fā)電，反之，則選擇使用電網(wǎng)供電，保證電能的使用成本最低。
具體實施方式
一種多能互補微能源的經(jīng)濟運行策略，首先建立一個經(jīng)濟目標，選擇使總體成本最小或收益最大化的運行方式，在目標函數(shù)中不考慮如對電網(wǎng)性能的影響、對環(huán)境的影響等非經(jīng)濟性參數(shù)。
其次，建立經(jīng)濟性最優(yōu)目標函數(shù)，即目標函數(shù)為多能互補微能源系統(tǒng)日運行費用最小(或日毛利潤最大，此處以運行費用最小為例)，微能源系統(tǒng)的日運行綜合費用主要包括燃料費用、與電網(wǎng)交互的功率費用和系統(tǒng)運行維護費用3個方面：
minktotal＝min(kfuel+kgrid+kmaintain)(1)
式中：ktotal為微能源系統(tǒng)的日運行綜合費用；kfuel為燃料費用；kgrid為與電網(wǎng)交互的功率費用；kmaintain為系統(tǒng)運行維護費用。
其中，微燃氣輪機和燃氣鍋爐的燃料成本函數(shù)計算公式為：
式中：fchp為微燃氣輪機耗氣量函數(shù)；pt為微燃氣輪機功率輸出，單位為kw；
聯(lián)供系統(tǒng)與電網(wǎng)的電能交換成本函數(shù)計算公式為：
式中：
微能源系統(tǒng)的運行維護成本函數(shù)計算公式為
式中：i為系統(tǒng)內(nèi)分布式能源、儲能設(shè)備、燃氣輪機、制冷機等設(shè)備序列，pi為各設(shè)備的單位功率的運行維護成本，
冷熱電聯(lián)供微能源網(wǎng)的約束條件根據(jù)系統(tǒng)的運行包括冷熱功率平衡、系統(tǒng)電功率平衡和設(shè)備容量、設(shè)備運行等約束。
根據(jù)式(4)計算微能源系統(tǒng)的單位功率運行維護成本，在系統(tǒng)設(shè)備確定、運行隊伍穩(wěn)定的情況下，單位功率的運行維護成本是相對固定的。
根據(jù)式(3)計算聯(lián)供系統(tǒng)與電網(wǎng)的電能交換成本，對于固定電價的園區(qū)逐時電價時固定的，只需根據(jù)實時功率計算交換成本，對于峰谷分時電價的園區(qū)，根據(jù)各時段的逐時電價和實時功率計算電能交換成本。
根據(jù)式(2)計算微燃氣輪機和燃氣鍋爐的燃料成本，折算到各時段的度電成本。
根據(jù)式(1)選取成本最低的運行方式，由于成本的主要部分為燃料成本、與電網(wǎng)交互的功率費用和系統(tǒng)運行維護成本，由于系統(tǒng)運行維護成本相對固定，主要比較燃料成本和與電網(wǎng)交互的功率費用，當度電燃料成本低于與電網(wǎng)交互的度電成本時選擇使用燃氣輪機發(fā)電，反之，則選擇使用電網(wǎng)供電，保證電能的使用成本最低。