一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化 調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用發(fā)電裝置廢熱供給熱負荷，能夠通過能源的梯級利用提升系統(tǒng)綜合能源利用 率并降低生產(chǎn)成本。同時，微網(wǎng)不僅能消納大量可再生能源（如太陽能、風能等），還能在保 證電能質(zhì)量的前提下滿足本地負荷需求。當上游配電網(wǎng)發(fā)生故障情況下，微網(wǎng)可切換至孤 島運行，保障對局部區(qū)域關(guān)鍵負荷的可靠供能，有效提高系統(tǒng)運行的可靠性。因此，將熱電 聯(lián)供系統(tǒng)與微網(wǎng)相結(jié)合構(gòu)建為熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)具有提升能源利用效率、消納間歇性可 再生能源、改善供電質(zhì)量W及提高供電可靠性等多方面的優(yōu)勢。微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)冷熱電負荷具 有不匹配性和隨機特性，微網(wǎng)熱能和電能供應(yīng)具有禪合關(guān)系，機組運行在不同的熱電生產(chǎn) 狀態(tài)下生產(chǎn)成本最小為目標/W協(xié)調(diào)成本最小為目標）所需熱電協(xié)調(diào)成本不同，因此， 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法是決定微網(wǎng)經(jīng)濟、高效運行的關(guān)鍵技術(shù)問題；

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，旨在 解決熱電聯(lián)供型微網(wǎng)熱和電之間的禪合作用及其協(xié)調(diào)成本較高、局限性比較明顯的問題。
[0004] 本發(fā)明實施例是該樣實現(xiàn)的，一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，該熱 電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法包括熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)成本和熱電聯(lián)供型微 網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本；
[0005] 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)成本包括：從上游配電網(wǎng)購電的費用、燃氣鍋爐、微型燃 氣輪機的天然氣使用費用、風電機組、光伏電池、微型燃氣輪機、燃氣鍋爐、熱交換器、蓄電 池設(shè)備的維護費用；
[0006] 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本：針對微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)冷熱電負荷的不匹配性和隨 機特性，結(jié)合分時電價，構(gòu)建熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本函數(shù)；
[0007] 熱電協(xié)調(diào)成本函數(shù)表達式如下所示；
[000引
【主權(quán)項】
1. 一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，該熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟 協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法包括熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)成本和熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成 本； 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)成本包括：從上游配電網(wǎng)購電的費用、燃氣鍋爐、微型燃氣輪 機的天然氣使用費用、風電機組、光伏電池、微型燃氣輪機、燃氣鍋爐、熱交換器、蓄電池設(shè) 備的維護費用； 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本：針對微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)冷熱電負荷的不匹配性和隨機特 性，結(jié)合分時電價，構(gòu)建熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本函數(shù)； 熱電協(xié)調(diào)成本函數(shù)表達式如下所示；
式中，cph; i為第i時段的購電價格；Csm為第i時段向電網(wǎng)的售電價格；Kki*別為第 i時段的熱電比和熱電負荷比。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，熱電聯(lián) 供型微網(wǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)成本計算公式：
式中，Cl為熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)總生產(chǎn)成本；Prau為第i時段與電網(wǎng)的交換功率，購 電為正，售電為負；PMT;i為第i時段微型燃氣輪機的輸出功率；P gM為第i時段燃氣鍋爐的 輸出功率;Pbt i為第i時段電池儲能系統(tǒng)的充/放電功率，放電為正，充電為負；P WT i為第i 時段風電機組的功率；PPV;i為第i時段光伏電池的功率；C Ai為第i時段的購電價格；Csm 為第i時段的售電價格；Cgas為天然氣的價格；Cmt_m、C he_m、Cgb__、Cbt_M、C WT_?、Cpv mi分別為 微型燃氣輪機、熱交換器、燃氣鍋爐、蓄電池、風電機組以及光伏電池的設(shè)備維護價格；nMT、 Ugb、tUe分別為微型燃氣輪機、燃氣鍋爐和熱交換器的效率；Y MT為微型燃氣輪機的熱電 比。
3. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，熱電聯(lián) 供型微網(wǎng)系統(tǒng)熱電協(xié)調(diào)成本的熱電比、熱電負荷比定義及計算方法： 熱電比，是指熱電聯(lián)產(chǎn)機組發(fā)電量和供熱量的比值，即供能期間電力與熱力的比值，表 達式如下所示；
式中，H、P分別為微型燃氣輪機的供熱量、發(fā)電量； 熱電負荷比，是指用戶在不同的時刻熱量需求與電量需求的比值，表達式如下所示； Ki=HlliA^i = 1，2,3，···，24 式中，HDi、PDi分別為第i時段用戶的熱量需求和電量需求。
4. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，熱電聯(lián) 供型微網(wǎng)熱電協(xié)調(diào)成本給出熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)的多目標優(yōu)化調(diào)度方法，多目標 優(yōu)化模型： 熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)的多目標優(yōu)化調(diào)度模型的目標函數(shù)如下所示； f = min (Cl, C2) 式中，CU C2分別為熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)在一天內(nèi)的生產(chǎn)成本和熱電協(xié)調(diào)成本。
5. 如權(quán)利要求4所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，多目標 優(yōu)化模型的約束條件： 功率平衡約束：
式中，PDi為時間段i內(nèi)的電負荷；η MT為微型燃氣輪機的效率；η ndis為蓄電池的 充、放電效率； 熱量平衡約束： Pu, i T MT HE+Pgb, i_HDi - O 式中，HDi為時間段i內(nèi)的熱負荷； 與電網(wǎng)交換功率約束： Pex，min彡 式中，min、_分別為在時間段i內(nèi)熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)和上游配電網(wǎng)之間傳輸功 率的最小值和最大值； 系統(tǒng)運行約束：
式中，pΜΤ;_為時間段i內(nèi)微型燃氣輪機輸出功率的最小值或最大值；Pgbimil^ Pgbimax為時間段i內(nèi)燃氣鍋爐的輸出功率的最小值或最大值；P 1^_或Pbt;_為時間段i內(nèi) 蓄電池的最小或最大充、放電功率;11^_或w bt，_為蓄電池的最小或最大存儲容量；系統(tǒng)運 行約束公式中最后一個約束條件是為了保證電池儲能初始值和終值相等。
6. 如權(quán)利要求1所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，熱電聯(lián) 供型微網(wǎng)系統(tǒng)包括： 該熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)由電能部分和熱能部分兩部分組成： 電能部分包括：用戶的用電負荷由風電機組、光伏電池、電池儲能以及微型燃氣輪機供 給，風電機組、光伏電池利用可再生能源為用戶供電；蓄電池的充電狀態(tài)根據(jù)熱電聯(lián)供型微 網(wǎng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時調(diào)整；電能部分和上游配電網(wǎng)進行雙向電功率交換；當發(fā)電量 大于電負荷量時可向上游配電網(wǎng)反供電，當發(fā)電量小于電負荷量時可從電網(wǎng)購電； 熱能部分包括：用戶的熱負荷由系統(tǒng)內(nèi)微型燃氣輪機和燃氣鍋爐供給；微型燃氣輪機 和燃氣鍋爐利用一次能源天然氣作為其動力來源。
7.如權(quán)利要求6所述的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，風電機 組和光伏電池連接逆變器，逆變器連接蓄電池，逆變器和蓄電池連接電負荷，微燃機連接蓄 電池和熱交換器，熱交換器和燃氣鍋爐連接熱負荷。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法，構(gòu)建了包含風電機組、光伏電池、微型燃氣輪機、燃氣鍋爐、蓄電池以及熱電負荷在內(nèi)的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)；隨后，在預(yù)測未來一天(24小時)風電、光伏功率以及熱電負荷的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了可綜合考慮熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)運行成本和熱電協(xié)調(diào)成本的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)的多目標優(yōu)化調(diào)度模型，并通過步長控制原對偶內(nèi)點法進行求解。本發(fā)明所提熱電聯(lián)供型微網(wǎng)經(jīng)濟協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度方法可提高熱電聯(lián)供型微網(wǎng)系統(tǒng)運行的綜合經(jīng)濟性，對含可再生能源的熱電聯(lián)供型微網(wǎng)的能量管理具有一定的指導(dǎo)意義。
【IPC分類】G06Q50-06, G06Q10-04
【公開號】CN104537443
【申請?zhí)枴緾N201510008383
【發(fā)明人】戚艷, 時燕新, 李國棟, 王旭東, 劉濤
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)天津市電力公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2015年1月8日