CN108229025A - 一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法,首先对局部调度层风力发电和储能装置联合发电进行优化建模;将优化结果上传到由多个冷热电联供型微网和主动配电网构成的区域调度层;然后,对冷热电联供型多微网内的各设备进行分析并建立经济优化调度模型;建立主动配电网的经济优化调度模型;最后,利用冷热电联供型多微网和主动配电网的联络线电功率交互值作为耦合变量,设立两个利益主体优化调度并行求解时的收敛条件;在MATLAB中调用Cplex对问题进行求解,获得调度计划。本发明提供一种有效、实用、科学的能源优化调度方法,有利于节能的推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域,特别是一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法。
背景技术
在国家大力推行节能减排、加大可再生能源发电比例和加速能源革命的新形式下,积极发展分布式电源,提高能源利用效率成为政府、企业和民众的共识;冷热电混合能源(combined cooling heating and power,CCHP)联供系统作为微型能源网的典型代表,通过能量梯级利用一次能源利用率高达90%,成为未来能源技术的重要发展趋势。传统配电网的管理模式和控制方法是被动的,并且存在阻抗大、自动化水平低、能量损耗大和难以扩展等众多问题,难以适应分布式能源渗透率不断提高及用户负荷不断增长的需求。主动配电系统(active distributition system,ADS)是通过灵活的网络拓扑结构来管理潮流,以便对局部的分布式电源进行主动控制和管理的配电系统。冷热电联供型微型能源网中有大量的分布式电源,如风电、光伏发电、燃气轮机发电等,是管理分布式电源现有最好的自治系统,将冷热电联供型微型能源网以微网群的方式接入主动配电网,研究微网群和主动配电网的经济调度具有良好的应用前景。
含多微网的主动配电网系统经济优化调度问题本质上是一个非线性问题,分为集中式和分布式两种建模方法。集中式建模方法是将多微网和主动配电网作为一个整体设立优化目标,建立相关的约束条件,采用混合整数规划、粒子群优化算法、遗传算法等进行求解;集中式建模方法将多微网和主动配电网中联络线功率交换量作为约束条件而不算入整体的经济调度成本中,同时整个系统计算量大,约束条件众多,难以体现出多微网和主动配电网作为不同利益代表的利益诉求。分布式建模方法是将多微网和主动配电网作为两个利益主体分别建模,分析两者在各自的独立约束条件和相互关联约束条件下的经济最优问题,成为该领域的研究重点。
根据目前的研究,发现以下几个突出的不足问题:1)将单个冷热电联供型微网作为研究主体,没有考虑到主动配电网中同时接入多个微网的实际情况;2)将多微网和主动配电网作为独立利益主体建模,但求解时先主动配电网经济最优,后多微网系统“二次协调”最优,不能实现多微网和主动配电网的并行求解;3)含多微网主动配电系统中多微网内只有简单的电负荷需求,未考虑到冷热负荷的需求。
发明内容
发明目的:本发明提供一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法,可提高了冷热电联供型多微网的综合能效并使多微网和主动配电网作为两个利益主体,都达到经济最优。
技术方案:本发明所述的一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法,包括以下步骤:
(1)对局部调度层风力发电和储能装置联合发电进行优化建模;
(2)将优化结果上传到由多个冷热电联供型微网和主动配电网构成的区域调度层;
(3)对冷热电联供型多微网内的各设备进行分析并建立经济优化调度模型;
(4)对主动配电网内机组出力进行约束,建立主动配电网的经济优化调度模型;
(5)利用冷热电联供型多微网和主动配电网的联络线电功率交互值作为耦合变量,设立两个利益主体优化调度并行求解时的收敛条件;
(6)在MATLAB中调用Cplex对问题进行求解,获得调度计划。
所述步骤(1)包括以下步骤:
(11)增加风力发电和储能装置的联合发电收益,促进联合出力系统最大化提高出力水平,最大化风力利用率;
(12)减小调度周期内联合出力系统的出力波动,减少对整个系统的冲击;
(13)优化调度模型描述如下:
其中,NT表示日前调度周期,ρ(t)表示联合出力系统的售电价格,P(t)表示联合出力系统出力,表示日前最大预测风力发电量,Pabs(t)和Prelea(t)分别表示储能装置t时段的充电和放电功率。
步骤(3)所述的冷热电联供型多微网内设备主要包括微型燃气轮机、燃气锅炉、余热锅炉、吸收式制冷机组、蒸汽换热装置、电制冷机、储能装置及可再生能源发电装置。
所述步骤(3)包括以下步骤:
(31)建立燃气轮机的数学模型:
ηc=(8.935+33.157β-27.081β2+17.989β3)/100×100%
ηr=(82.869-30.173β+24.644β2-16.371β3)/100×100%
其中,ηc为燃气轮机发电效率,ηr为燃气轮机热回收效率,QGT为燃气轮机排气余热量,PGT为燃气轮机发电功率,ηl为燃气轮机散热损失系数,VGT为运行时间内燃气轮机所消耗的天然气量,LHVNG为天然气热值;
(32)建立储能装置的数学模型:
其中,E(t)为储能装置在t时段储存的能量,Δt为t时段到t+1时段的时间间隔,Pabs(t)为t时段储能功率,Prelea(t)为t时段放能功率,μ为储能装置自身向环境散能损失或自损耗的能量系数,ηabs为储能装置的蓄能效率,ηrelea为储能装置放能效率;
(33)建立其他辅助供能设备供能模型:
约束条件为:0≤Haux,out≤Haux,outmax
其中,Haux,out为辅助供能设备输出的热量或冷量,Haux,in为辅助供能设备输入的能量,ηb为设备的能源利用效率或能效系数COP;
(34)冷热电联供型多微网经济优化调度模型中的优化目标函数:
其中,j为冷热电联供型微网的编号,m为冷热电联供型微网的个数,Ffuel,j为第j个冷热电联供型微网的燃料费用,Fdisnet,j为第j个冷热电联供型微网与主动配电网交互的功率费用,Fwind-ES为风-储联合系统出力的经济效益,为局部调度层的优化调度经济效益结果。
(36)冷热电联供型多微网经济优化调度模型的约束条件,主要包括功率平衡约束、设备容量约束、设备运行约束,其中,设备容量及运行约束条件是满足各个设备的出力功率上下限限制,功率平衡约束描述如下:
冷功率平衡约束方程:
其中:为电制冷机的制冷功率;为吸收式制冷机的制冷功率,其来源为余热锅炉收集的燃气轮机废热量;为冷热电联供型微网中冷负荷的需求量;
热功率平衡约束方程:
其中:为燃气锅炉的输出热功率;为蒸汽热水换热装置的制热功率;为冷热电联供型微网中热负荷的需求量;
电功率平衡约束方程:
其中:为燃气轮机的发电功率;为蓄电池的充放电功率,放电为正值,充电为负值,为冷热电联供型微网和主动配电网的逐时电功率交换值,为局部调度层的优化调度结果,为冷热电联供型微网电负荷量,为冷热电联供型微网中电制冷机耗电功率;
所述步骤(4)包括以下步骤:
(41)主动配电网优化调度目标函数:
minFDN=FG-Fs
其中,FDN为配电网的总生产成本,FG为配电网中发电机组的发电成本,Fs为主动配电网与各个混合能源系统之间交互电功率的费用,PGi(t)为第i台常规机组在时段t的出力,ai、bi、ci为对应的成本系数,n表示发电机组的数量,为时段t由主动配电网向冷热电联供型微网j传输的电功率,其值为正数时表示配电网向冷热电联供型微网售电,其值为负数时表示从冷热电联供型微网购电,τj(t)为t时刻主动配电网与冷热电联供型微网j的实时交易电价,m为冷热电联供型微网个数;
(42)主动配电网的约束条件包括功率平衡约束、常规机组出力上下限约束、主动配电网旋转备用约束、联络线传输功率约束:
功率平衡约束:
常规机组出力上下限约束:
PGi,min≤PGi(t)≤PGi,max
配电网旋转备用约束:
联络线传输功率约束:
其中,为主动配电网在t时段的电负荷预测值,PGi,max和PGi,min为机组i的有功出力上下限,RDN(t)为主动配电网在t时段的备用需求,和为主动配电网向各个冷热电联供型微网传输功率的上下限。
所述步骤(5)包括以下步骤:
(51)在主动配电网和冷热电联供型微网优化过程中,将联络线电功率设为虚拟负荷和虚拟发电机第k次迭代中虚拟负荷虚拟发电机的差值要满足精度要求:
(53)冷热电联供型多微网主动配电系统总体效益最优:
有益效果:与现有技术相比,本发明的有益效果:本发明提高了冷热电联供型多微网的综合能效;满足冷热电联供型多微网的冷、热、电负荷需求,多微网主动配电系统中没有出现弃风、弃电等浪费能源的情况;冷热电联供型多微网和主动配电网作为两个利益主体,都达到了经济最优。
附图说明
图1为本发明流程框图;
图2为本发明冷热电联供型多微网主动配电系统结构图;
图3为本发明冷热电联供型微网中冷、热、电负荷数据图;
图4为本发明冷热电联供型配电网中的冷、热、电负荷数据图;
图5为本发明局部调度层联合出力系统优化pareto图;
图6为本发明中局部调度层联合出力系统出力及储能装置出力;
图7为本发明中冷热电联供型微网CCHP日前优化调度电负荷平衡曲线;
图8为本发明中冷热电联供型微网CCHP日前优化调度冷负荷平衡曲线;
图9为本发明中冷热电联供型微网CCHP日前优化调度热负荷平衡曲线;
图10为本发明中冷电联供型微网CCP日前优化调度电负荷平衡曲线;
图11为本发明中冷电联供型微网CCP日前优化调度冷负荷;
图12为本发明中热电联供型微网CHP日前优化调度电负荷平衡曲线;
图13为本发明中热电联供型微网CHP日前优化调度热负荷平衡曲线;
图14为配电网中机组出力及电负荷曲线;
图15为主动配电网与多微网间电能交互值。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明提出一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法,如图1所示,步骤如下:
首先对冷热电联供型多微网主动配电系统结构进行分析,如图2所示由风力发电和储能系统构成局部调度层,将联合优化的结构上传给区域调度层,区域调度层由冷热电联供型多微网和主动配电网构成,冷热电联供型多微网间无电能、冷能、热能的交互,且与主动配电网间以联络线电功率交互作为联系量。
(1)建立局部调度层:风-储联合出力系统的优化调度模型:
对风力发电和储能系统构成的联合出力系统的优化可以在最大化联合出力经济效益的同时,减小出力系统的出力波动,减小对电网的冲击力。
风力发电厂一般建立在离用户较远的空旷区域,且受天气、风速等影响具有很大的出力波动性,利用储能装置平抑风力发电出力波动性是目前经常使用的方法。风力发电以最大预测发电量满发,设立两个优化目标函数:1)增加风力发电和储能装置的联合发电收益,促进联合出力系统尽可能提高其出力水平,最大化风力利用率;2)减小调度周期内联合出力系统的出力波动,减少对整个系统的冲击;优化调度模型如下:
式中:NT表示日前调度周期,ρ(t)表示联合出力系统的售电价格,P(t)表示联合出力系统出力,表示日前最大预测风力发电量,Pabs(t)和Prelea(t)分别表示储能装置t时段的充电和放电功率。
(2)将优化结果上传到由多个冷热电联供型微网和主动配电网构成的区域调度层。
(3)对冷热电联供型多微网内多种供能及蓄能设备进行分析,建立各设备的能量流动模型,其步骤包括:
1)建立微型燃气轮机设备供能模型:
燃气轮机作为冷热电联供系统中主要的发电设备,发电效率受输出功率的影响较大,在一定的输出功率范围内,发电效率与输出功率呈正相关;燃气轮机排气余热回收量与机组电负荷率β有关:
ηc=(8.935+33.157β-27.081β2+17.989β3)/100×100%
ηr=(82.869-30.173β+24.644β2-16.371β3)/100×100%
式中:ηc为燃气轮机发电效率,ηr为燃气轮机热回收效率,QGT为燃气轮机排气余热量,单位kw,PGT为燃气轮机发电功率,ηl为燃气轮机散热损失系数,VGT为运行时间内燃气轮机所消耗的天然气量,单位m3,LHVNG为天然气热值,一般取9.7kWh/m3。
在冷热电联供型微网中,微型燃气轮机余热经余热锅炉收集后,一部分经蒸汽换热装置供给热负荷,另一部分经吸收式制冷机供给冷负荷;在冷电联供型微网中,余热经余热锅炉后通过吸收式制冷机全部供给冷负荷;在热电联供型微网中,余热经余热锅炉后通过蒸汽热水换热装置全部供给热负荷。
2)建立储能装置供能模型:
储能装置能起到对冷热电负荷削峰填谷的作用,同时可以缓解冷热电负荷比与微型燃气轮机联供系统热电比不匹配的问题。
储能装置的特性可描述成设备自身容量、最大储能状态、储能输出功率、能量自损耗率和储能效率等几部分,建立的储能装置差分方程模型如下:
式中,E(t)为储能装置在t时段储存的能量,Δt为t时段到t+1时段的时间间隔,Pabs(t)为t时段储能功率,Prelea(t)为t时段放能功率,μ为储能装置自身向环境散能损失或自损耗的能量系数,ηabs为储能装置的蓄能效率,ηrelea为储能装置放能效率。
3)建立其他辅助供能设备供能模型:
其他辅助供能设备包括:燃气锅炉、余热锅炉、电制冷机、蒸汽热水换热装置、蒸汽型吸收式制冷机。简单起见,认为其他辅助供能设备的工作效率不变,其供能数学模型可以归结为输出热(冷)量与输入能量(消耗的燃料、电量或者余热量)保持线性关系,可以表示为
约束条件为:0≤Haux,out≤Haux,outmax
式中,Haux,out为辅助供能设备输出的热(冷)量,单位是kW,Haux,in为辅助供能设备输入的能量,单位是kW,ηb为设备的能源利用效率或能效系数COP。
4)得到各设备的能量流动模型后,列写冷热电联供型多微网经济优化调度模型中的优化目标函数及系统约束条件,其步骤包括:
列写优化目标函数:
冷热电联供型多微网根据微网内负荷种类和供能设备的不同分成三种类型,各种类型微网中约束条件不同,优化目标都是使在满足约束条件前提下追求总生产成本最小。
总生产成本最小为优化目标函数,包括燃气费用、与配电网的功率交互费用和从局部调度层(风-储联合出力系统)购买风电的费用:
式中:j为冷热电联供型微网的编号,m为冷热电联供型微网的个数,Ffuel,j为第j个冷热电联供型微网的燃料费用,Fdisnet,j为第j个冷热电联供型微网与主动配电网交互的功率费用,Fwind-ES为风-储联合系统出力的经济效益,为局部调度层的优化调度经济效益结果;
其中:为逐时气价,为燃气轮机t时间段的输出电功率,为燃气轮机发电效率,LHVNG为天然气热值,一般取9.7kWh/m3,为燃气锅炉t时间段的燃气消耗量;
其中:τj(t)为t时段主动配电网与冷热电联供型微网j的实时交易电价,为时段t由主动配电网向冷热电联供型微网j传输的电功率。
列写系统约束条件:
冷热电联供型多微网的约束条件包括功率平衡约束、设备容量约束、设备运行约束等。
冷热电联供型微网中用户有冷负荷、热负荷、电负荷三种类型负荷,在进行经济调度时首先要满足用户的负荷需求。对冷热电联供型微网中冷源、热源、电源和相关设备进行独立建模,列写出如下所示的系统能量平衡方程:
冷热电联供型微网中冷能相关的设备有吸收式制冷机、电制冷机,建立冷功率平衡约束方程如下:
式中:为电制冷机的制冷功率,为吸收式制冷机的制冷功率,其来源为余热锅炉收集的燃气轮机废热量,为冷热电联供型微网中冷负荷的需求量;
冷热电联供型微网中热能相关的设备有燃气锅炉、余热锅炉、蒸汽热水换热装置,建立热功率平衡约束方程如下:
式中:为燃气锅炉的输出热功率,为蒸汽热水换热装置的制热功率,为冷热电联供型微网中热负荷的需求量;
冷热电联供型微网中电能相关的设备为:燃气轮机、电制冷机、联络线、风力发电、蓄电池充放电,电功率平衡约束方程如下:
式中:为燃气轮机的发电功率,为蓄电池的充放电功率,放电为正值,充电为负值,为冷热电联供型微网和主动配电网的逐时电功率交换值,为局部调度层的优化调度结果,为冷热电联供型微网电负荷量,为冷热电联供型微网中电制冷机耗电功率;
冷热电联供型多微网内设备容量及运行约束条件是满足各个设备的出力功率上下限限制。
(4)得到冷热电联供型多微网的经济优化调度模型后,列写主动配电网的成本经济最优调度模型系统约束条件,其步骤包括:
1)列写优化目标函数:
主动配电网的优化调度目标是总生产成本最小,其目标函数为:
minFDN=FG-Fs
式中:FDN为配电网的总生产成本,FG为配电网中发电机组的发电成本,Fs为主动配电网与各个混合能源系统之间交互电功率的费用,PGi(t)为第i台常规机组在时段t的出力,ai、bi、ci为对应的成本系数,n表示发电机组的数量,为时段t由主动配电网向冷热电联供型微网j传输的电功率,其值为正数时表示配电网向冷热电联供型微网售电,其值为负数时表示从冷热电联供型微网购电,τj(t)为t时刻主动配电网与冷热电联供型微网j的实时交易电价,m为冷热电联供型微网个数。
2)列写约束条件:
主动配电网的约束条件如下:
功率平衡约束:
常规机组出力上下限约束:
PGi,min≤PGi(t)≤PGi,max
配电网旋转备用约束:
联络线传输功率约束:
式中:为主动配电网在t时段的电负荷预测值,PGi,max和PGi,min为机组i的有功出力上下限,RDN(t)为主动配电网在t时段的备用需求,和为主动配电网向各个冷热电联供型微网传输功率的上下限。
(5)在建立区域调度层冷热电联供型多微网和主动配电网的经济优化调度模型后,利用冷热电联供型多微网和主动配电网的联络线电功率交互值作为耦合变量,设立两个利益主体优化调度并行求解时的收敛条件:
从主动配电网角度来看联络线上的功率相当于虚拟负荷,从配网获取功率;从冷热电联供型微网角度来看联络线上的功率相当于虚拟发电机,向冷热电联供型微网供电,联络线功率等效为虚拟负荷和虚拟发电机。在主动配电网和冷热电联供型微网优化过程中,将联络线电功率设为虚拟负荷和虚拟发电机收敛条件如下:
第一个收敛条件表示在第k次迭代中表示联络线电功率传输量的两个变量虚拟负荷虚拟发电机的差值要满足精度要求,第二个收敛条件表示冷热电联供型多微网主动配电系统总体效益是否最优。
(6)在MATLAB中调用Cplex对问题进行求解。
以天津中新生态城中典型的冷热电联供型微网、冷电联供型微网、热电联供型微网和主动配电网中的冷、热、电负荷数据为例,如图3、图4所示;图5为局部调度层风力发电和储能系统构成的风-储联合出力系统双目标优化的pareto图,优化调度结果如图6所示,调用商业求解器Cplex后得到如图7至图15的仿真结果。由图7至图15可知,优化后的供能方案可以满足冷热电联供型多微网和主动配电网的全部能源需求,系统中未出现有弃光,弃热,弃冷和弃废烟的情况出现,经优化过的冷热电联供型多微网主动配电系统供能方案具有以下特征:
1)在局部调度层,对风力发电和储能系统构成的联合出力系统的优化可以在最大化联合出力经济效益的同时,减小出力系统的出力波动,减小对电网的冲击力。
2)冷热电联供型微网CCHP中电负荷平衡由微型燃气轮机发电、风-储联合系统发电、蓄电池充放电、电制冷机耗电、与主动配电网交换电功率五个部分构成,在电负荷峰时段微型燃气轮机满功率运行;蓄电池在峰电价时段8:00-11:00放电,在谷电价时段23:00-7:00充电,通过分时电价蓄电池可以实现削峰填谷的作用。冷热电联供型微网中冷负荷由电制冷机和吸收式制冷机提供,在微型燃气轮机余热用于制冷的部分满足不了冷负荷需求时,由电制冷机进行补冷冷热电联供型微网中热负荷由蒸汽热水换热装置和燃气锅炉提供,在微型燃气轮机余热用于制热的部分满足不了热负荷需求时,由燃气锅炉进行补热。
3)冷电联供型微网CCP中微型燃气轮机发电功率随着电负荷的增大而增大,在负荷峰值阶段以最大功率发电;蓄电池在谷电价时从微网中充电储存,在峰电价时放电供给电负荷。冷电联供型微网中冷负荷由吸收式制冷机和电制冷机提供,微型燃气轮机的余热经过余热锅炉后全部用来进行制冷,电制冷机的出力受微型燃气轮机出力和冷负荷变化规律的限制,在微型燃气轮机余热不足以供给冷负荷需求时由电制冷机进行补冷。
4)热电联供型微网CHP中电负荷由微型燃气轮机发电、风-储联合系统发电、蓄电池充放电与主动配电网交换电功率组成,蓄电池在峰电价时段放电、谷电价时段充电达到降低微网成本的作用;在峰负荷时段微型燃气轮机满功率运行;热电联供型微网与主动配电网的电能交互量受微型燃气轮机出力、风-储联合系统出力、蓄电池充放电、微网电负荷、主动配电网的电功率平衡等约束限制。热电联供型微网中热负荷由蒸汽热水换热装置和燃气锅炉提供,微型燃气轮机的余热经余热锅炉后全部用来制热,当微型燃气轮机的余热不足以供给热负荷时由燃气锅炉进行补热。
5)主动配电网中两台机组发电供给配电网中电负荷和与各微网间进行功率交互,下面分析配电网机组出力、与各微网间功率交互的情况。随着主动配电网中电负荷的增加,两台机组的出力逐渐增加,在23:00-9:00时段机组1和机组2保持一样的出力,在9:00-23:00时段机组2以满功率运行,在18:00-24:00时段配电网的电负荷呈现下降趋势,在18:00-21:00时段机组1的出力以大于电负荷降低速率的速度开始减小,到21:00-24:00时段机组1和机组2保持相同的出力下降。各个冷热电联供型微网与主动配电网交换功率及电负荷曲线可以看出,通过构建冷热电联供型多微网主动配电系统架构,可以更好的利用各个微网间的负荷特性,实现电能的优化调度。冷热电联供型多微网与主动配电网交互电功率总值与配电网中电负荷值呈现正相关趋势,其中正值表示主动配电网向冷热电联供型微网中售电,可以看出在谷电价时段0:00-6:00主动配电网从冷热电联供型多微网中购电,在峰电价和平电价时段主动配电网向冷热电联供型多微网中售电以减少主动配电网的运行成本。在0:00-8:00时段当某个或某两个冷热电联供型微网中电能过剩时,可以通过向主动配电网售电,进而将电能输送给其它冷热电联供型微网,充分利用了各个微网间的分布式资源。
Claims (6)
1.一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)对局部调度层风力发电和储能装置联合发电进行优化建模;
(2)将优化结果上传到由多个冷热电联供型微网和主动配电网构成的区域调度层;
(3)对冷热电联供型多微网内的各设备进行分析并建立经济优化调度模型;
(4)对主动配电网内机组出力进行约束,建立主动配电网的经济优化调度模型;
(5)利用冷热电联供型多微网和主动配电网的联络线电功率交互值作为耦合变量,设立两个利益主体优化调度并行求解时的收敛条件;
(6)在MATLAB中调用Cplex对问题进行求解,获得调度计划。
2.根据权利要求1所述的一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法,其特征在于,所述步骤(1)包括以下步骤:
(11)增加风力发电和储能装置的联合发电收益,促进联合出力系统最大化提高出力水平,最大化风力利用率;
(12)减小调度周期内联合出力系统的出力波动,减少对整个系统的冲击;
(13)优化调度模型描述如下:
其中,NT表示日前调度周期,ρ(t)表示联合出力系统的售电价格,P(t)表示联合出力系统出力,表示日前最大预测风力发电量,Pabs(t)和Prelea(t)分别表示储能装置t时段的充电和放电功率。
3.根据权利要求1所述的一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法,其特征在于:步骤(3)所述的冷热电联供型多微网内设备主要包括微型燃气轮机、燃气锅炉、余热锅炉、吸收式制冷机组、蒸汽换热装置、电制冷机、储能装置及可再生能源发电装置。
4.根据权利要求1所述的一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法,其特征在于,所述步骤(3)包括以下步骤:
(31)建立燃气轮机的数学模型:
ηc=(8.935+33.157β-27.081β2+17.989β3)/100×100%
ηr=(82.869-30.173β+24.644β2-16.371β3)/100×100%
其中,ηc为燃气轮机发电效率,ηr为燃气轮机热回收效率,QGT为燃气轮机排气余热量,PGT为燃气轮机发电功率,ηl为燃气轮机散热损失系数,VGT为运行时间内燃气轮机所消耗的天然气量,LHVNG为天然气热值;
(32)建立储能装置的数学模型:
其中,E(t)为储能装置在t时段储存的能量,Δt为t时段到t+1时段的时间间隔,Pabs(t)为t时段储能功率,Prelea(t)为t时段放能功率,μ为储能装置自身向环境散能损失或自损耗的能量系数,ηabs为储能装置的蓄能效率,ηrelea为储能装置放能效率;
(33)建立其他辅助供能设备供能模型:
约束条件为:0≤Haux,out≤Haux,outmax
其中,Haux,out为辅助供能设备输出的热量或冷量,Haux,in为辅助供能设备输入的能量,ηb为设备的能源利用效率或能效系数COP;
(34)冷热电联供型多微网经济优化调度模型中的优化目标函数:
其中,j为冷热电联供型微网的编号,m为冷热电联供型微网的个数,Ffuel,j为第j个冷热电联供型微网的燃料费用,Fdisnet,j为第j个冷热电联供型微网与主动配电网交互的功率费用,Fwind-ES为风-储联合系统出力的经济效益,为局部调度层的优化调度经济效益结果;
(35)冷热电联供型多微网经济优化调度模型的约束条件,主要包括功率平衡约束、设备容量约束、设备运行约束,其中,设备容量及运行约束条件是满足各个设备的出力功率上下限限制,功率平衡约束描述如下:
冷功率平衡约束方程:
其中:为电制冷机的制冷功率;为吸收式制冷机的制冷功率,其来源为余热锅炉收集的燃气轮机废热量;为冷热电联供型微网中冷负荷的需求量;
热功率平衡约束方程:
其中:为燃气锅炉的输出热功率;为蒸汽热水换热装置的制热功率;为冷热电联供型微网中热负荷的需求量;
电功率平衡约束方程:
其中:为燃气轮机的发电功率;为蓄电池的充放电功率,放电为正值,充电为负值,为冷热电联供型微网和主动配电网的逐时电功率交换值,为局部调度层的优化调度结果,为冷热电联供型微网电负荷量,为冷热电联供型微网中电制冷机耗电功率。
5.根据权利要求1所述的一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法,其特征在于,所述步骤(4)包括以下步骤:
(41)主动配电网优化调度目标函数:
minFDN=FG-Fs
其中,FDN为配电网的总生产成本,FG为配电网中发电机组的发电成本,Fs为主动配电网与各个混合能源系统之间交互电功率的费用,PGi(t)为第i台常规机组在时段t的出力,ai、bi、ci为对应的成本系数,n表示发电机组的数量,为时段t由主动配电网向冷热电联供型微网j传输的电功率,其值为正数时表示配电网向冷热电联供型微网售电,其值为负数时表示从冷热电联供型微网购电,τj(t)为t时刻主动配电网与冷热电联供型微网j的实时交易电价,m为冷热电联供型微网个数;
(42)主动配电网的约束条件包括功率平衡约束、常规机组出力上下限约束、主动配电网旋转备用约束、联络线传输功率约束:
功率平衡约束:
常规机组出力上下限约束:
PGi,min≤PGi(t)≤PGi,max
配电网旋转备用约束:
联络线传输功率约束:
其中,为主动配电网在t时段的电负荷预测值,PGi,max和PGi,min为机组i的有功出力上下限,RDN(t)为主动配电网在t时段的备用需求,和为主动配电网向各个冷热电联供型微网传输功率的上下限。
6.根据权利要求1所述的一种冷热电联供型多微网主动配电系统经济优化调度方法,其特征在于,所述步骤(5)包括以下步骤:
(51)在主动配电网和冷热电联供型微网优化过程中,将联络线电功率设为虚拟负荷和虚拟发电机第k次迭代中虚拟负荷虚拟发电机的差值要满足精度要求:
(52)冷热电联供型多微网主动配电系统总体效益最优:
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