CN110110913A - 大型园区综合能源系统能源站优化配置方法 - Google Patents

大型园区综合能源系统能源站优化配置方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大型园区综合能源系统能源站优化配置方法，包括以下步骤：步骤S1:构建园区综合能源系统供能设备模型；步骤S2:构建园区综合能源系统供能网络模型；步骤S3:初始化园区综合能源系统供能设备模型和园区综合能源系统供能网络模型的参数；步骤S4:构建园区综合能源系统能源站上层优化配置模型；步骤S5:构建园区综合能源系统能源站下层优化调度模型；步骤S6:采用粒子群算法对上层优化配置模型进行求解，采用二阶锥优化方法对下层优化调度模型进行求解，通过上下层的交替求解，得到最终的优化配置方案。本发明可以有效计及园区内部的配电网络和供热网络的影响，进而保证得到的优化配置方案更加安全。

Description

大型园区综合能源系统能源站优化配置方法
技术领域
本发明属于区域综合能源系统优化配置技术领域，具体涉及一种大型园区综合能源系统能源站优化配置方法。
背景技术
随着经济的快速发展，能源、环境问题日益突出，如何实现对能源的清洁高效利用成为近年来人们研究的重点。2004年《经济学人》(TheEconomist)杂志上首次提出综合能源系统的概念，美国学者杰里米·里夫金于2011年具象化了综合能源系统的定义，掀起了能源互联网的新一轮全球热潮。综合能源系统集多种能源的生产、传输、转换、消费于一体，可以充分发挥不同能源的互补特性和协同效应，是提高可再生能源协同消纳能力的重要手段。
大型园区，如大学校园、工业园区、科技产业园区等，具有用能形式(电/气/热/蒸汽)多样、用能需求相对稳定、用能品质要求较高等特点，适于通过综合能源系统为其提供绿色、高效、可靠的供能服务。大型园区供能侧多采用集成热电联产机组(CombinedHeating and Power，CHP)、热泵、燃气锅炉等设备的能源站；同时，由于的用户分布分散，能源网络的影响对于系统的运行和规划也非常重要。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种大型园区综合能源系统能源站优化配置方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种大型园区综合能源系统能源站优化配置方法，包括以下步骤：
步骤S1:构建园区综合能源系统供能设备模型；
步骤S2:构建园区综合能源系统供能网络模型；
步骤S3:初始化园区综合能源系统供能设备模型和园区综合能源系统供能网络模型的参数；
步骤S4:根据参数初始化后的园区综合能源系统供能设备模型，构建园区综合能源系统能源站上层优化配置模型：上层优化配置模型的目标函数为园区综合能源系统总投资的年等值费用最小，其优化变量为各个能源站内配置的能源设备容量；
步骤S5:根据参数初始化后的园区综合能源系统供能网络模型，构建园区综合能源系统能源站下层优化调度模型：下层优化调度模型在给定能源站供能设备容量配置方案下，以年运行费用最小为目标，对供能设备功率输出进行优化；
步骤S6:采用粒子群算法对上层优化配置模型进行求解，采用二阶锥优化方法对下层优化调度模型进行求解，通过上下层的交替求解，得到最终的优化配置方案。
进一步的，所述园区综合能源系统供能设备模型包括CHP机组模型、燃气锅炉模型、电锅炉模型、热泵模型，具体建模方法如下：
CHP机组模型采用文献背压式CHP机组模型：
式中，HCHP、PCHP分别为CHP机组的热输出功率和电输出功率；PCHP 、分别为CHP机组的电输出功率的下限和上限；αCHP、ηCHP分别为CHP机组的热电比和电转换效率；vgas,CHP为CHP机组消耗的天然气流量；qgas为天然气热值；
燃气锅炉模型为：
式中，HGB为燃气锅炉的热输出功率；vgas,GB为燃气锅炉消耗的天然气流量；ηGB为燃气锅炉的热转换效率；HGB 、分别为燃气锅炉热输出功率的下限、上限值。
电锅炉模型为：
式中，HEB为电热锅炉的热输出功率；PEB为电热锅炉的电输入功率；ηEB为电热锅炉的热转换效率；、HEB 分别为电热锅炉热输出功率的下限、上限值；
热泵模型为：
式中，HHP为热泵输出的热功率；PHP为热泵输入的电功率；COPHP为热泵的制热能效比；HHP 、分别为热泵输出功率的下限、上限值。
进一步的，所述园区综合能源系统供能网络模型包括园区配电系统模型和园区热力模型。
进一步的，采用Distflow二阶锥模型对园区配电系统进行建模，具体建模方法如下：对于任意时刻，对于园区配电系统中任意节点j，有以下功率平衡关系：
其中，δ(j)表示以j为末端节点的支路首端节点集合；ξ(j)表示以j为首端节点的支路末端节点集合；Pij和Qij分别为节点i流向节点j的有功和无功功率；Pi和Qi分别是节点i的有功和无功注入功率；rij和xij分别为线路ij的电阻和电抗；Iij为线路ij上的电流幅值；Ui是节点i的电压幅值；Pgrid,i和Qgrid,i表示节点i处大电网注入的有功、无功功率；Pload,i和Qload,i表示负荷节点i处的有功负荷和无功负荷；PCHP,i和QCHP,i分别为节点i处CHP机组的有功、无功出力；PEB,i为节点i处电热锅炉消耗的有功功率；
对于任意时刻，对于园区配电系统中任意支路ij，有以下关系成立：
其中，Pij和Qij分别为节点i流向节点j的有功和无功功率；rij和xij分别为线路ij的电阻和电抗；Iij为线路ij上的电流幅值；Ui是节点i的电压幅值； U分别为节点允许的电压上限和下限；为线路允许的最大电流；
令将式(7)所示的支路视在功率二次约束松弛为锥形约束：
式(10)通过等价变换可以表示为标准二阶锥形式：
节点电压和支路电流的约束可以表示为：
式(5)-(6)、(9)-(11)为园区配电系统的Distflow二阶锥模型。
进一步的，采用线性热网能量流模型对园区热力系统建模，具体建模方法如下：
对于任意节点j，在任意时刻都满足以下热功率平衡关系：
其中，Hs,i为注入节点i的热功率；HCHP,i、HGB,i、HEB,i分别为节点i处CHP机组、燃气锅炉和电热锅炉热输出功率；HAC,i为节点i处的热负荷功率；H′ij为供水管道ij流入节点i的热媒可利用热功率，热媒从i流出时，H′ij为负，反之为正；分别为管段可传输的最大、最小热功率，可由公式(13)计算：
其中，∑R为热媒到周围介质每千米管道的热阻；为管段ij所允许的最大流速；Sij为管段ij横截面积；Ts为供水温度，Tr为回水温度，Ta为环境温度；lij为管道ij长度；cp为流体比热容；ρ为流体密度。
进一步的，所述上层优化配置模型的目标函数为园区综合能源系统总投资的年等值费用最小，优化变量为各个能源站内配置的能源设备容量，其中总投资的年等值费用的计算模型如下：
总投资的年等值费用由设备初始投资等年值费用、设备运行年消耗燃料费用和年购电费用三部分构成：
其中，为设备初始投资等年值费用，为年消耗燃料费用，为年购电费用；
设备初始投资等年值费用数学表达式为：
其中，Cinv(t)为第i个能源站内各设备初始投资费用综合；r为贴现率，文中取6％；l为规划年限，文中取10年；N为备选的能源站数；R为资金收回系数；αCHP、αGB、αEB、αHP分别为CHP机组、燃气锅炉、电锅炉、热泵的单位投资成本。
年消耗燃料费用和年购电费用的计算模型如下：
其中，为年消耗燃料费用，为年购电费用；S为全年的供能季，本专利中取3，代表冬季、夏季和春秋季；D(s)表示各个供能季包括的天数，需要根据园区综合能源系统所在的天气条件确定；Cfuel(s)表示供能季s内的典型日全天的燃料购置费用；Cgrid(s)表示供能季s内的典型日全天从上级电网购电的费用。
进一步的，所述下层优化调度模型在给定能源站供能设备容量配置方案下，以年运行费用最小为目标，对供能设备功率输出进行优化，并将结果返回给上层优化配置模型，具体为：针对供能季s，优化调度模型的优化变量X(t)包括t时刻从大电网的购电功率Pgrid(t)、CHP机组的电输出功率PCHP(t)、燃气锅炉的热输出功率HGB(t)及电热锅炉的热输出功率HEB(t)和热泵的热输出功率HHP(t)：
X(t)＝[Pgrid(t),PCHP(t),HGB(t),HEB(t),HHP(t)]T (17)
优化调度的目标函数为：
其中，ce(t)、cg(t)表示t时刻向上级配电网和天然气网购电和购气的价格；Pgrid(t)表示t时刻上级配电网注入的功率；νgas,CHP(t)、νgas,GB(t)表示t时刻CHP机组和燃气锅炉消耗的天然气流量；Δt表示调度的时间间隔。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明可以有效计及园区内部的配电网络和供热网络的影响，进而保证得到的优化配置方案更加安全。同时，基于本发明提出的下层优化调度模型，可以在得到严格最优运行策略的前提下大大减少计算时间。
附图说明
图1是本发明一实施例中园区综合能源系统结构示意图；
图2是本发明一实施例中区域综合能源系统算例；
图3是本发明一实施例中所用到的不同供能季电-热负荷曲线，(a)冬季，(b)夏季，(c)春秋季；
图4是本发明一实施例场景一不同供能季购电功率曲线；
图5是本发明一实施例场景一冬季CHP机组和燃气锅炉输出功率曲线；
图6是本发明一实施例场景二不同供能季购电功率曲线；
图7是本发明一实施例场景二冬季CHP机组和空气源热泵输出功率曲线；
图8是本发明一实施例场景三不同供能季购电功率曲线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图1，本发明提供一种大型园区综合能源系统能源站优化配置方法，包括以下步骤：
步骤S1:构建园区综合能源系统供能设备模型；所述园区综合能源系统供能设备模型包括CHP机组模型、燃气锅炉模型、电锅炉模型、热泵模型，具体建模方法如下：
CHP机组模型采用文献背压式CHP机组模型：
式中，HCHP、PCHP分别为CHP机组的热输出功率和电输出功率；PCHP 、分别为CHP机组的电输出功率的下限和上限；αCHP、ηCHP分别为CHP机组的热电比和电转换效率；vgas,CHP为CHP机组消耗的天然气流量；qgas为天然气热值；
燃气锅炉模型为：
式中，HGB为燃气锅炉的热输出功率；vgas,GB为燃气锅炉消耗的天然气流量；ηGB为燃气锅炉的热转换效率；HGB 、分别为燃气锅炉热输出功率的下限、上限值。
电锅炉模型为：
式中，HEB为电热锅炉的热输出功率；PEB为电热锅炉的电输入功率；ηEB为电热锅炉的热转换效率； HEB 分别为电热锅炉热输出功率的下限、上限值；
热泵模型为：
式中，HHP为热泵输出的热功率；PHP为热泵输入的电功率；COPHP为热泵的制热能效比；HHP 、分别为热泵输出功率的下限、上限值。
步骤S2:构建园区综合能源系统供能网络模型；
步骤S3:初始化园区综合能源系统供能设备模型和园区综合能源系统供能网络模型的参数；采用Distflow二阶锥模型对园区配电系统进行建模，具体建模方法如下：对于任意时刻，对于园区配电系统中任意节点j，有以下功率平衡关系：
其中，δ(j)表示以j为末端节点的支路首端节点集合；ξ(j)表示以j为首端节点的支路末端节点集合；Pij和Qij分别为节点i流向节点j的有功和无功功率；Pi和Qi分别是节点i的有功和无功注入功率；rij和xij分别为线路ij的电阻和电抗；Iij为线路ij上的电流幅值；Ui是节点i的电压幅值；Pgrid,i和Qgrid,i表示节点i处大电网注入的有功、无功功率；Pload,i和Qload,i表示负荷节点i处的有功负荷和无功负荷；PCHP,i和QCHP,i分别为节点i处CHP机组的有功、无功出力；PEB,i为节点i处电热锅炉消耗的有功功率；
对于任意时刻，对于园区配电系统中任意支路ij，有以下关系成立：
其中，Pij和Qij分别为节点i流向节点j的有功和无功功率；rij和xij分别为线路ij的电阻和电抗；Iij为线路ij上的电流幅值；Ui是节点i的电压幅值； U分别为节点允许的电压上限和下限；为线路允许的最大电流；
令将式(7)所示的支路视在功率二次约束松弛为锥形约束：
式(10)通过等价变换可以表示为标准二阶锥形式：
节点电压和支路电流的约束可以表示为：
式(5)-(6)、(9)-(11)为园区配电系统的Distflow二阶锥模型。
进一步的，采用线性热网能量流模型对园区热力系统建模，具体建模方法如下：
对于任意节点j，在任意时刻都满足以下热功率平衡关系：
其中，Hs,i为注入节点i的热功率；HCHP,i、HGB,i、HEB,i分别为节点i处CHP机组、燃气锅炉和电热锅炉热输出功率；HAC,i为节点i处的热负荷功率；H′ij为供水管道ij流入节点i的热媒可利用热功率，热媒从i流出时，H′ij为负，反之为正；分别为管段可传输的最大、最小热功率，可由公式(13)计算：
其中，∑R为热媒到周围介质每千米管道的热阻；为管段ij所允许的最大流速；Sij为管段ij横截面积；Ts为供水温度，Tr为回水温度，Ta为环境温度；lij为管道ij长度；cp为流体比热容；ρ为流体密度。
步骤S4:根据参数初始化后的园区综合能源系统供能设备模型，构建园区综合能源系统能源站上层优化配置模型：上层优化配置模型的目标函数为园区综合能源系统总投资的年等值费用最小，优化变量为各个能源站内配置的能源设备容量，其中总投资的年等值费用的计算模型如下：
总投资的年等值费用由设备初始投资等年值费用、设备运行年消耗燃料费用和年购电费用三部分构成：
其中，为设备初始投资等年值费用，为年消耗燃料费用，为年购电费用；
设备初始投资等年值费用数学表达式为：
其中，Cinv(t)为第i个能源站内各设备初始投资费用综合；r为贴现率，文中取6％；l为规划年限，文中取10年；N为备选的能源站数；R为资金收回系数；αCHP、αGB、αEB、αHP分别为CHP机组、燃气锅炉、电锅炉、热泵的单位投资成本。
年消耗燃料费用和年购电费用的计算模型如下：
其中，为年消耗燃料费用，为年购电费用；S为全年的供能季，本专利中取3，代表冬季、夏季和春秋季；D(s)表示各个供能季包括的天数，需要根据园区综合能源系统所在的天气条件确定；Cfuel(s)表示供能季s内的典型日全天的燃料购置费用；Cgrid(s)表示供能季s内的典型日全天从上级电网购电的费用。
步骤S5:根据参数初始化后的园区综合能源系统供能网络模型，构建园区综合能源系统能源站下层优化调度模型：下层优化调度模型在给定能源站供能设备容量配置方案下，以年运行费用最小为目标，对供能设备功率输出进行优化，并将结果返回给上层优化配置模型，具体为：针对供能季s，优化调度模型的优化变量X(t)包括t时刻从大电网的购电功率Pgrid(t)、CHP机组的电输出功率PCHP(t)、燃气锅炉的热输出功率HGB(t)及电热锅炉的热输出功率HEB(t)和热泵的热输出功率HHP(t)：
X(t)＝[Pgrid(t),PCHP(t),HGB(t),HEB(t),HHP(t)]T (17)
优化调度的目标函数为：
其中，ce(t)、cg(t)表示t时刻向上级配电网和天然气网购电和购气的价格；Pgrid(t)表示t时刻上级配电网注入的功率；νgas,CHP(t)、νgas,GB(t)表示t时刻CHP机组和燃气锅炉消耗的天然气流量；Δt表示调度的时间间隔。
步骤S6:采用粒子群算法对上层优化配置模型进行求解，采用二阶锥优化方法对下层优化调度模型进行求解，通过上下层的交替求解，得到最终的优化配置方案。
本实施例中系统包含了32节点的区域热力系统与9节点的区域电力系统，其拓扑结构如图2所示。园区配电系统通过电力节点2与上级配网相连，系统中共有三处备选能源站址。
各供能设备的技术经济参数如表1所示。
表1设备技术经济参数
冬季、夏季和春秋季的典型日电/热负荷曲线如图3所示。
为验证所提模型的正确性及通用性，本发明对3个场景下的能源站优化配置问题进行了分析。场景设置及结果分析如下。
一.场景一
假定园区购气价格为2.66元/m3，电费采用面向一般工商业的分时电价，每天的8:00-11:00，14:00-21:00为峰时段，峰时电价1.0745元；00:00-7:00为低谷时段，谷时电价：0.5195元；12:00-13:00，22:00-23:00为平时段，平时电价0.789元。同时，假定不采用空气源热泵作为备选设备。
经计算，设备的优化配置结果如表2所示。
表2场景一优化配置结果表
Tab.2 Allocation result of scenario 1
由表2可以看出，为了满足不同季节园区的多能负荷需求，需要配置一定容量的CHP机组和燃气锅炉满足冬季供暖以及全年的热水负荷。此外，由于面向一般工商业的电价相对较高，同时电锅炉的电转热效率不高，最终配置方案中未得到配置。
图4给出了各个典型日下园区能源互联网向上级电网购电的功率曲线。
由图4可以看出，在冬季，由于配置了一定容量的CHP机组，在生产热能的同时还会生产电能，因此园区从电网中购买的电能将大大减少。图5给出了CHP机组和燃气锅炉冬季的功率输出曲线。
二.场景二
在场景一的基础上，将空气源热泵列入备选设备，系统优化配置结果如表3所示。
表3场景二优化配置结果表
Tab.3 Allocation result of scenario 2
由表3可以看出，系统以COP相对较高的空气源热泵替代了转换效率较低的燃气锅炉。在CHP机组配置变化不大的情况下，投资费用与场景一相差不大，但是运行费用和总成本均有了一定程度的下降。
图6给出了各个典型日下园区能源互联网向上级电网购电的功率曲线。
由图6可以看出，夏季和春秋季的购电功率曲线与场景一相同，但是冬季的购电曲线相比场景一有了较大的提升。这主要是由于冬季空气源热泵承担了一部分的热负荷，导致CHP机组的供电/热空间受到了一定压缩，同时还增加了系统的电负荷。图7给出了CHP机组和空气源热泵在冬季的功率输出曲线。
三.场景三
在场景二的基础上，电费采用一般居民的分时电价，每天21：00～次日06：00电价为0.3元/千瓦时，其余时段电价为0.49元/千瓦时。设备的优化配置结果如表4所示。
表4场景三优化配置结果表
Tab.4 Allocation result of scenario 3
由表4可以看出，在一般性居民电价条件下，空气源热泵的能源效率优势完全显现出来，彻底取代了以燃气为一次能源的CHP机组和燃气锅炉，以及能源转换效率偏低的电锅炉设备。投资和运行成本较场景二有了大幅度的下降。
与场景二相比，改为空气源热泵供热后，场景三的冬季用电负荷有了大幅提升，甚至超过了夏季用电负荷。图8给出了各个典型日下园区能源互联网的购电功率曲线。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种大型园区综合能源系统能源站优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:构建园区综合能源系统供能设备模型；
步骤S2:构建园区综合能源系统供能网络模型；
步骤S3:初始化园区综合能源系统供能设备模型和园区综合能源系统供能网络模型的参数；
步骤S4:根据参数初始化后的园区综合能源系统供能设备模型，构建园区综合能源系统能源站上层优化配置模型：上层优化配置模型的目标函数为园区综合能源系统总投资的年等值费用最小，其优化变量为各个能源站内配置的能源设备容量；
步骤S5:根据参数初始化后的园区综合能源系统供能网络模型，构建园区综合能源系统能源站下层优化调度模型：下层优化调度模型在给定能源站供能设备容量配置方案下，以年运行费用最小为目标，对供能设备功率输出进行优化；
步骤S6:采用粒子群算法对上层优化配置模型进行求解，采用二阶锥优化方法对下层优化调度模型进行求解，通过上下层的交替求解，得到最终的优化配置方案。
2.根据权利要求1所述的大型园区综合能源系统能源站优化配置方法，其特征在于：所述园区综合能源系统供能设备模型包括CHP机组模型、燃气锅炉模型、电锅炉模型、热泵模型，具体建模方法如下：
CHP机组模型采用文献背压式CHP机组模型：
式中，HCHP、PCHP分别为CHP机组的热输出功率和电输出功率；PCHP 、分别为CHP机组的电输出功率的下限和上限；αCHP、ηCHP分别为CHP机组的热电比和电转换效率；vgas,CHP为CHP机组消耗的天然气流量；qgas为天然气热值；
燃气锅炉模型为：
式中，HGB为燃气锅炉的热输出功率；vgas,GB为燃气锅炉消耗的天然气流量；ηGB为燃气锅炉的热转换效率；HGB 、分别为燃气锅炉热输出功率的下限、上限值。
电锅炉模型为：
式中，HEB为电热锅炉的热输出功率；PEB为电热锅炉的电输入功率；ηEB为电热锅炉的热转换效率； HEB 分别为电热锅炉热输出功率的下限、上限值；
热泵模型为：
式中，HHP为热泵输出的热功率；PHP为热泵输入的电功率；COPHP为热泵的制热能效比；HHP 、分别为热泵输出功率的下限、上限值。
3.根据权利要求1所述的大型园区综合能源系统能源站优化配置方法，其特征在于：所述园区综合能源系统供能网络模型包括园区配电系统模型和园区热力模型。
4.根据权利要求3所述的大型园区综合能源系统能源站优化配置方法，其特征在于：采用Distflow二阶锥模型对园区配电系统进行建模，具体建模方法如下：对于任意时刻，对于园区配电系统中任意节点j，有以下功率平衡关系：
其中，δ(j)表示以j为末端节点的支路首端节点集合；ξ(j)表示以j为首端节点的支路末端节点集合；Pij和Qij分别为节点i流向节点j的有功和无功功率；Pi和Qi分别是节点i的有功和无功注入功率；rij和xij分别为线路ij的电阻和电抗；Iij为线路ij上的电流幅值；Ui是节点i的电压幅值；Pgrid,i和Qgrid,i表示节点i处大电网注入的有功、无功功率；Pload,i和Qload,i表示负荷节点i处的有功负荷和无功负荷；PCHP,i和QCHP,i分别为节点i处CHP机组的有功、无功出力；PEB,i为节点i处电热锅炉消耗的有功功率；
对于任意时刻，对于园区配电系统中任意支路ij，有以下关系成立：
其中，Pij和Qij分别为节点i流向节点j的有功和无功功率；rij和xij分别为线路ij的电阻和电抗；Iij为线路ij上的电流幅值；Ui是节点i的电压幅值； U分别为节点允许的电压上限和下限；为线路允许的最大电流；
令将式(7)所示的支路视在功率二次约束松弛为锥形约束：
式(10)通过等价变换可以表示为标准二阶锥形式：
节点电压和支路电流的约束可以表示为：
式(5)-(6)、(9)-(11)为园区配电系统的Distflow二阶锥模型。
5.根据权利要求3所述的大型园区综合能源系统能源站优化配置方法，其特征在于：采用线性热网能量流模型对园区热力系统建模，具体建模方法如下：
对于任意节点j，在任意时刻都满足以下热功率平衡关系：
其中，Hs,i为注入节点i的热功率；HCHP,i、HGB,i、HEB,i分别为节点i处CHP机组、燃气锅炉和电热锅炉热输出功率；HAC,i为节点i处的热负荷功率；H′ij为供水管道ij流入节点i的热媒可利用热功率，热媒从i流出时，H′ij为负，反之为正；分别为管段可传输的最大、最小热功率，可由公式(13)计算：
其中，∑R为热媒到周围介质每千米管道的热阻；为管段ij所允许的最大流速；Sij为管段ij横截面积；Ts为供水温度，Tr为回水温度，Ta为环境温度；lij为管道ij长度；cp为流体比热容；ρ为流体密度。
6.根据权利要求1所述的大型园区综合能源系统能源站优化配置方法，其特征在于：所述上层优化配置模型的目标函数为园区综合能源系统总投资的年等值费用最小，优化变量为各个能源站内配置的能源设备容量，其中总投资的年等值费用的计算模型如下：
总投资的年等值费用由设备初始投资等年值费用、设备运行年消耗燃料费用和年购电费用三部分构成：
其中，为设备初始投资等年值费用，为年消耗燃料费用，为年购电费用；
设备初始投资等年值费用数学表达式为：
其中，Cinv(t)为第i个能源站内各设备初始投资费用综合；r为贴现率，文中取6％；l为规划年限，文中取10年；N为备选的能源站数；R为资金收回系数；αCHP、αGB、αEB、αHP分别为CHP机组、燃气锅炉、电锅炉、热泵的单位投资成本。
年消耗燃料费用和年购电费用的计算模型如下：
其中，为年消耗燃料费用，为年购电费用；S为全年的供能季，本专利中取3，代表冬季、夏季和春秋季；D(s)表示各个供能季包括的天数，需要根据园区综合能源系统所在的天气条件确定；Cfuel(s)表示供能季s内的典型日全天的燃料购置费用；Cgrid(s)表示供能季s内的典型日全天从上级电网购电的费用。
7.根据权利要求1所述的大型园区综合能源系统能源站优化配置方法，其特征在于：所述下层优化调度模型在给定能源站供能设备容量配置方案下，以年运行费用最小为目标，对供能设备功率输出进行优化，并将结果返回给上层优化配置模型，具体为：针对供能季s，优化调度模型的优化变量X(t)包括t时刻从大电网的购电功率Pgrid(t)、CHP机组的电输出功率PCHP(t)、燃气锅炉的热输出功率HGB(t)及电热锅炉的热输出功率HEB(t)和热泵的热输出功率HHP(t)：
X(t)＝[Pgrid(t),PCHP(t),HGB(t),HEB(t),HHP(t)]T (17)
优化调度的目标函数为：
其中，ce(t)、cg(t)表示t时刻向上级配电网和天然气网购电和购气的价格；Pgrid(t)表示t时刻上级配电网注入的功率；νgas,CHP(t)、νgas,GB(t)表示t时刻CHP机组和燃气锅炉消耗的天然气流量；Δt表示调度的时间间隔。
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