CN111091227B - 一种综合能源系统调度管理平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种综合能源系统调度管理平台。所公开的平台包括：需求配置模块、数据采集模块、运行计算模块和调度管理模块，其中需求配置模块用于用户根据需求选择能源供给侧系统配置模式、能源设备和优化目标；数据采集模块用于在一定总时长内逐时段采集系统运行数据；调度管理模块一方面用于接收数据采集模块采集的运行数据，并发送给模型计算模块；同时用于接收运行计算模块的结果数据，并将结果数据输出给相应的上层能源网和能源设备调整运行工况；运行计算模块用于以约束条件为前提，计算满足需求配置模块所选优化目标的结果。本发明可实现综合能源系统中能源的梯级利用，并提高能源利用率，适合为商业区、居民区、工业园区、乡村等区域供能。
Description
技术领域
本发明公开一种基于综合能源系统优化调度模型的管理平台开发方法，涉及能源综合利用技术领域。
背景技术
综合能源系统是指将一定区域内的煤炭、石油、天然气、电能、热能、风能、太阳能、生物质等多种能源进行整合以实现多种异质能源子系统之间的协调规划、优化运行，协同管理和互补互济，并有效地提升能源利用率，促进能源可持续发展的新型一体化能源系统。
综合能源系统打破了供电、供气、供热、供冷等各种能源供应系统单独规划、单独设计和独立运行的既有模式，通过对各类能源的生产、传输、分配、转化、储存和消费等环节进行有机协调与优化，可实现多能互济与能源的高效利用。不同于传统的能源系统，综合能源系统的系统形式复杂多样，系统中各类能源相互耦合，不同能源物理特性差异较大，用户需求灵活多样，系统建模、优化计算与能源管理复杂，存在一定难度。
发明内容
针对现有技术的缺陷或不足，本发明的目的是提供一种综合能源系统调度管理平台。
本发明所提供的一种综合能源系统调度管理平台包括：需求配置模块、数据采集模块、运行计算模块和调度管理模块，其中，
所述需求配置模块，用于用户根据需求选择能源供给侧系统配置模式之一和能源设备库中的一种或多种能源设备，用户侧负荷种类中的一种或多种负荷，以及调度管理优化目标之一；并将所选信息发送给数据采集模块、模型计算模块和调度管理模块；
所述系统配置模式包括孤岛模式、并网不上网模式及并网上网模式，所述网为上层能源网，上层能源网包括电网、气网和热网中的一种或两种以上；
所述用户侧负荷种类包括电负荷、气负荷、热负荷和冷负荷；
所述能源设备库包括能源转化设备、储能设备和可再生能源发电设备；
所述调度管理优化目标包括一定总时长内的系统运行费用最小目标和一定总时长内的能源利用率最小目标；
所述数据采集模块，用于在一定总时长内逐时段采集需求配置模块所选系统配置模式下的上层能源网运行数据、能源设备运行数据和用户负荷运行数据；
所述调度管理模块，一方面用于接收数据采集模块采集的运行数据，并发送给模型计算模块；同时用于接收运行计算模块的结果数据，并将结果数据输出给相应的上层能源网和能源设备，调整运行数据；
所述运行计算模块，用于以约束条件为前提，计算满足需求配置模块所选优化目标的结果；
所述结果根据需求配置模块所选信息包括购电量、购气量、购热量、能源转化设备的输入功率、能源转化设备的输出功率，储能设备的充能功率、储能设备的放功率、可再生能源发电设备发电量中的一种或多种；
所述约束条件根据需求配置模块所选信息包括:系统的电量输入与输出的平衡约束、燃气输入与输出的平衡约束、热量输入与输出的平衡约束、冷量输入与输出的平衡约束、能源转化设备的出力约束、能源转化设备的爬坡速率约束、能源转化设备的能源转化关系约束、储能设备的充放功率约束、储能设备的储能占比约束、储能设备的储能占比与充放功率的关系约束、能源网交互功率约束和风力发电设备的出力约束中的一种或两种。
进一步，本发明所述一定总时长内系统年费用最小目标计算采用式(1)：
MinFtotal＝FOM+Fem-Fj (2)
其中，FOM为一定总时长内的系统维护费用，Fem为一定总时长内系统的污染气体排放成本费用，Fj为一定总时长内系统的买卖能源收益；
所述一定总时长内能源利用率最小目标计算采用式(2)：
Lk,t为用户逐时负荷，
为向上层能源网出售能源的逐时功率，
为向上层能源网购买能源的逐时功率，Rk,t为可再生能源逐时输出功率，下标t表示一定总时长T内第t个运行数据采集时段，下标k表示第k类能源，包括电、气、热、冷。
有些方案中，本发明平台中的调度管理模块还用于：对于部分运行数据经过归一化处理后传输给运行计算模块。
有些方案中，本发明的调度管理模块还用于，当采集到内燃机的缸套水热量Qw、烟气流量Geg、吸收式制冷机排烟温度t0、吸收式制冷机烟气入口温度ti、时，采用式(3)-(5)将内燃机的缸套水热量Qw、烟气流量Geg、吸收式制冷机排烟温度t0、吸收式制冷机烟气入口温度ti、归一化为吸收式制冷机耗热量
将归一化后的结果传输给运行计算模块：
其中，keg为内燃机烟气排放系数，取值范围18～20，ρ为烟气的密度，
为输入燃气体积流量，kw为缸套水余热系数，
为内燃机的燃气输入功率，
为吸收式制冷机耗热量，ueg、uw为逻辑变量，当吸收式制冷机为烟气机则ueg取1，uw取0，当吸收式制冷机为热水机则ueg取0，uw取1，当吸收式制冷机为烟气热水机则同时取1，kec为吸收式制冷机利用的缸套水热量占缸套水总热量的比例，cp为烟气的比热。所述内燃机的参数的具体数值及单位取决于内燃机的出厂设置及运行工况。
进一步，本发明的平台还包括设备管理模块，所述设备管理模块用于各能源设备的性能参数；并根据需求配置模块所选信息将相应参数数据输送给运行计算模块；
进一步，本发明的平台还包括结果显示模块，所述结果显示模块用于显示或可视化运行计算模型的计算结果。
本发明的有益效果：
(1)由于综合能源系统可为各类能耗区域供电、供热及供冷，本发明可实现综合能源系统中能源的梯级利用，并提高能源利用率，适合为商业区、居民区、工业园区、乡村等区域供能。
(2)尤其是对于选择有内燃机的系统，本发明采取分别计算烟气与缸套水热量的方法，取得热量计算更为符合实际的效果。
具体实施方式
除非另有说明，本文中所述“系统”均指综合能源利用系统。
本发明所述孤岛模式为系统不接入上层能源网，仅靠自身产生的能量供能，系统自身产生的能量指依靠可再生能源和系统内的可再生能源发电设备产生的电能，包括风力发电设备和光伏发电设备等。所述并网不上网模式为系统接入电网，可从电网购电，但不向电网售电。所述并网上网模式为系统接入电网，可从电网购电，也可向电网售电。所述并网上网模式和并网不上网模式选项下还应考虑是否选择接入气网和热网。
本发明所述能源转化类设备是指将某一种能源形式(包括电能、热能、可再生能源、太阳能、风能等)转化为另一种能源形式的设备；例如电锅炉将电能转化为热能。所述储能设备是指可存储及释放某一种形式能源的设备；例如储电设备可储存电能及释放电能。所述可再生能源发电设备是指能够利用可再生能源进行发电的设备；例如风力发电设备将风能转化为电能。
适用于本发明的具体能源设备类型均有现有设备，且各能源设备的性能参数由设备自身、出厂设置及运行工况决定，除非另有说明，各能源设备性能参数及其运行参数或运行数据的采集方式均为本领域常规手段。
在需求配置模块中，用户根据系统运行工况、使用环境及自身需要等需求在需求配置模块选择所需的系统配置模式、能源设备和用户的负荷种类。例如：当系统无法并入电网时选用孤岛模式(通常用于地理位置偏远、无电网延伸的边疆、海岛地区)，当系统可并入电网但不能向电网售电时选择并网不上网模式，当系统可并入电网也可向电网售电时选用并网上网模式。例如：没有制冷需求则不需要选择制冷机，所处地区风资源较少则不需要选择风电。
数据采集模块采集运行数据是在一定总时长内(如一年)逐时采集，及间隔一定时间段采集，具体根据用户需求和系统实际运行工况确定采集时间间隔。具体采集运行数据时可以采用相应的计量表或传感器采集，例如可以是电网、供热管网和设备中的监测设备、仪器仪表或监控系统，具体使用的仪器包括温湿度传感器、电流互感器、流量计、天然气表、水表、电表、通讯管理机等。
本发明所述上层能源网运行数据、能源设备运行数据及用户负荷运行数据为本领域常规内容，具体示例见表1、表2和表3所示内容，表中各运行数据的单位根据设备实际运行工况确定，表中下标t表示第t个运行数据采集时段，下标k表示第k类能源，下标m表示具体能源设备类型。
表1上层能源网运行数据示例
需要说明的是，数据采集模块根据需求配置模块所选的上层能源网模式采集相应能源网的运行数据，例如，当选择孤岛模式时，不采集购电量、向电网售电量的数据；选择并网不上网模式时，采集购电量的数据，不采集向电网售电量的数据；选择并网上网模式时，采集购电量、向电网售电量的数据。
表2能源设备运行数据示例
需要说明的是，数据采集模块根据需求配置模块所选的能源设备采集相应设备的运行数据，例如：当选择冷热电三联供时，需采集的数据包括燃气输入量、烟气、缸套水的温度；选择燃气锅炉时，需采集燃气锅炉的燃气输入量、产热量；选择电锅炉时，需采集电锅炉的输入功率、产热量；选择地源热泵时，需采集热泵的输入功率、产热量或制冷量；选择空气源热泵时，需采集热泵输入功率、制冷量；选择冰蓄冷时，需采集冷水机组制冷量、蓄冰槽的充放功率；选择风力发电时，需采集逐时风速；选择光伏发电时，需采集逐时实际辐照数值。
表3用户负荷运行数据示例
| 负荷种类 | 运行数据(本文中的符号) |
| 电负荷 | <![CDATA[电负荷(L<sub>e,t</sub>)、向用户售电价格(c<sub>e,t</sub>)]]> |
| 气负荷 | <![CDATA[气负荷(L<sub>g,t</sub>)、向用户售气价格(c<sub>g,t</sub>)]]> |
| 热负荷 | <![CDATA[热负荷(L<sub>h,t</sub>)、向用户售热价格(c<sub>h,t</sub>)]]> |
| 冷负荷 | <![CDATA[冷负荷(L<sub>c,t</sub>)、向用户售冷价格(c<sub>c,t</sub>)]]> |
需要说明的是，数据采集模块根据需求配置模块所选的用户负荷种类采集相应负荷的运行数据，例如，当选择电负荷时需采集电负荷数据，当选择热负荷时需采集热负荷数据，当选择气负荷时需采集气负荷数据，当选择冷负荷时需采集冷负荷数据；若用户选择多种负荷则需采集所选各类负荷的数据。
调度管理模块在整个平台中起到传输数据即数据中转的作用，同时，对于有些运行数据需经过归一化处理后传输给运行计算模块。例如：
对于运行数据供回水温度、质量流量，需将该采集数据统一处理为以千瓦为单位的传热量，输出给运行计算模块；传热量的换算为：Qh＝Gwcp(to-ti)，其中，Qh为传热量(kW)，Gw为水的质量流量(kg/s)，cp为水的比热(按4.2kJ/(kg℃)计)，to为供水温度(℃)，ti为回水温度(℃)；其中Qh为用于模型计算时的变量，Gw、to、ti为数据采集模块中采集的量；涉及传热量Qh换算的变量包括购热量
用户热负荷Lh；
对于燃气输入量，需将该采集数据统一处理为以千瓦为单位的功率，输出给运行计算模块，燃气输入功率的换算为：
其中，
为燃气的输入功率(kW)，Vg,t为燃气的体积流量(m3/s)，Qdw为燃气的低位发热量(kJ/m3)；其中
为用于模型计算的变量，Vg,t为数据采集模块中采集的量。涉及燃气输入功率换算的变量包括购气量、内燃机或燃气轮机的燃气输入量、吸收式制冷机的燃气输入量、燃气锅炉的燃气输入量、用户气负荷。
运行计算模块根据需求配置模块所选信息进行结果计算，该模块中所依据的各单一约束条件及优化目标计算公式中的参数为相关领域已知内容。
具体示例如下：
其中，T为优化总时长，Cd,m为能源转换设备的运行成本系数，
为能源转化设备的逐时输入功率，Cs,k为储能设备的运行成本系数，
为储能设备的逐时充能功率，
为储能设备的逐时放能功率，下标t表示第t个优化时段，下标m表示第m台设备，下标k表示第k类能源，下标d表示能源转换设备，下标s表示储能设备类型；其中，k类能源为系统所涉及的全部能源形式，根据负荷种类及输入系统的能源形式确定，至多包含电、气、热、冷四类；
其中，ai为系统所排放的第i类污染气体的排放系数，Ci为第i类污染气体单位排放成本系数，Δt为相邻两次系统运行数据数据采集的时间间隔(例如：单位小时)，
为用气设备的逐时输入功率；下标t表示第t个优化时段，下标g表示天然气；其中，CO2的污染气体排放系数为0.589，NOx污染气体排放系数为0.000378。
污染气体排放系数及成本系数在需求配置模块进行设置，当用户选择以系统年费用为优化目标时提示该系数的设置，并通过调度管理模块发送给模型计算模块。
污染气体包括CO2和NOx，来自与系统中天然气的燃烧，天然气来自于气网购买，通过系统内的用气设备燃烧从而实现能源形式的转化，其中用气设备包括燃气锅炉、CCHP的内燃机或燃气轮机，吸收式制冷机。
其中，ck,t为向用户出售的能源价格，Lk,t为用户逐时负荷，
为向上层能源网出售的价格，
为向上层能源网出售能源的逐时功率，
为向上层能源网购买能源的价格，
为向上层能源网购买能源的逐时功率，
为购买可再生能源的价格(若可再生能源设备为运营商所有则该项为0)，Rk,t为可再生能源逐时输出功率，下标t表示第t个运行数据采集时段，下标k表示第k类能源。能源购买价格、用户逐时负荷、能源售价(包括向上层能源网和用户)由数据采集模块进行采集并通过调度管理模块发送至模型计算模块；
所述电量输入与输出的平衡约束：
其中，
为燃气轮机发电量，
为风机发电量，
为光伏发电量，
为从上层能源网购买的电量，
为储电设备释放的电量，Le,t为用户负荷，
为电制冷机耗电量，
为地源热泵耗电量，
为风冷热泵耗电量，
为储电设备储能的电量，
为电锅炉的耗电量；
所述燃气输入与输出的平衡约束：
其中，
为气网购买的燃气量，Lgas,t为用户的气负荷，
为燃气轮机或内燃机的耗气量，
为燃气锅炉的耗气量，
为吸收式制冷机的耗气量；
所述热量输入与输出的平衡约束：
其中，
为热网购买的热量，
为地源热泵输出的热量，
为燃气锅炉输出的热量，
为电锅炉输出的热量，
为储热设备释放的热量，Lh,t为用户热负荷，
为吸收式制冷机消耗的热量，
为储热设备释放的热量。
所述冷量输入与输出的平衡约束：
其中，
为吸收式制冷机输出的冷量，
为电制冷机输出的冷量，
为风冷热泵输出的冷量，
为地源热泵输出的冷量，
为蓄冷设备释放的冷量，Lc,t为用户冷负荷，
为充入蓄冷设备的冷量；
所述能源转化设备的出力约束：
式中，
为能源转化设备的输入功率下限，
为能源转化设备的输入功率上限，
为能源转化设备的输入功率。
所述能源转化设备的爬坡速率约束：
其中，
为设备的最小输入功率，
为设备的最大输入功率，
分别为设备的t时段和t-1时段的逐时输入功率，rd,m为设备的向下爬坡速率限值，ru,m为设备的向上爬坡速率限值；
所述储能设备的充放功率约束：
所述储能设备的储能占比约束：
Ek,min≤Ek,t≤Ek,max (19)
其中，
为储能设备最大充能功率，
为储能设备最大放能功率，Ek,min为储能设备的最小储能占比，Ek,max为储能设备的最大储能占比，Ek,t为储能设备的储能占比，
为充放逻辑变量。其中最大充能功率、最大放能功率、最大储能占比、最小储能占比由设备管理模块提取数据，通过需求配置模块筛选需要提取的设备参数，并由调度管理模块发送至模型计算模块。
能源网交互功率约束为：
其中，
为从上层能源网购买能源的最大功率限值，
为向上层能源网售卖能源的最大功率限值，
为买卖能源逻辑变量。其中购能功率与售能功率限值由数据采集模块提取数据并通过调度管理模块发送至模型计算模块。
能源转化设备的能源转化关系约束中各能源设备的具体约束不同，具体示例如下：
所述内燃机+吸收式制冷机的能源转化关系约束：
其中，
为内燃机的燃气输入功率，
为内燃机的发电量，αen为内燃机发电效率，
为吸收式制冷机耗热量，
为吸收式制冷机制冷量，γec为吸收式制冷机制冷效率，keg为内燃机烟气排放系数(通常取18～20)，kw为缸套水余热系数，kec为吸收式制冷机利用的缸套水热量占缸套水总热量的比例，
为输入燃气体积流量，ρ为烟气的密度，Geg为烟气流量，Qw为缸套水热量，tt为吸收式制冷机烟气入口温度，t0为吸收式制冷机排烟温度，cp为烟气的比热，ueg、uw为逻辑变量，当吸收式制冷机为烟气机则ueg取1，uw取0，当吸收式制冷机为热水机则ueg取0，uw取1，当吸收式制冷机为烟气热水机则同时取1。
例如某内燃机输入功率5970kW，发电效率44.8％，由式(22)得发电量2675kW；输入燃气628m3/h，取烟气排放系数18.3，密度1.27kg/m3，由(23)可得烟气流量14595kg/h；某吸收式制冷机烟气入口300℃，排烟130℃，比热1.15kJ/(kg℃)，ueg取1，uw取0，制冷效率0.76，由式(25)可得输入热功率792kW，由式(26)得制冷量602kW。
所述燃气轮机+吸收式制冷机的能源转化关系约束：
其中，
为燃气轮机的燃气输入功率，
为燃气轮机的发电量，
为燃气轮机产热量，
为余热锅炉输入功率，
为余热锅炉产热量，
为吸收式制冷机耗热量，
为吸收式制冷机制冷量，αen为内燃机发电效率，βen为内燃机产热效率，βre为余热锅炉热效率，γec为吸收式制冷机制冷效率。
所述燃气锅炉的能源转化关系约束：
其中，
为燃气锅炉输入功率，
为燃气锅炉输出功率，βhb为燃气锅炉热效率。
所述电锅炉的能源转化关系约束：
其中，
为电锅炉输入功率，
为电锅炉输出功率，βb为电锅炉热效率。
所述地源热泵的能源转化关系约束：
其中，
为地源热泵输入电功率，
为地源热泵输出热量，
为地源热泵输出冷量，βgh为地源热泵制热效率，γph为地源热泵制冷效率。所述风冷热泵的能源转化关系约束：
其中，
为风冷热泵输入电功率，
为风冷热泵输出冷量，γah为风冷热泵制冷效率。
所述储能设备的储能占比与充放功率的关系约束：
其中，Ek,t为第k类能源t时段在储能设中的占比，Ek,t-1为第k类能源t-1时段在储能设中的占比，
为充能效率，
为放能效率，βk为配置容量，
为第k类能源储能设备t时段的逐时储能功率，
为第k类能源储能设备t时段的逐时放能功率，Δt为优化时间间隔(一小时)。
模型计算模块使用的通用计算模型包括优化目标函数及约束条件，具体如下所述，
可再生能源发电设备的出力约束中各具体可再生能源发电设备的约束不同，具体示例如下：
所述风力发电设备的出力约束：
其中，Ped为风机设备的额定功率，v为风速，v0为切入风速，ve为额定风速，vm为切出风速。
所述光伏发电设备的出力约束：
其中，EPV,s,t为光伏发电设备在S季节t时刻的功率，NPV为安装数量，
为标准测试条件
下的最大发电功率，Ws,t为实际辐照数值，Kt为实际组件的功率温度系数，(Kt＝0.0039)，TPV,t为电池温度。
运行计算模块计算的结果根据需求配置模块所选信息包括购电量
购气量
购热量
能源转化设备的输入功率
能源转化设备的输出功率
储能设备的充能功率
储能设备的放功率
风力发电量
和光伏发电量
中的一种或多种。
设备管理模块所存储的设备库数据中各设备的技术参数和性能参数取决于相应的能源设备。示例如表4所示，各性能参数的单位取决于设备的运行工况：
表4
其中，下标d代表能源转化设备，Cd,m为能源转化设备的单位功率费用，Cs,k为储能装置的单位功率费用，γ为能源转化设备的制冷效率，β为能源转化设备的制热效率，
为储能装置的放能效率，
为储能装置的充能效率，βk为储能装置的配置容量，ru,m为能源转化设备的爬坡速率上限，rd,m为能源转化设备爬坡速率下限，
为能源转化设备输入功率下限，
为能源转化设备输入功率上限，
为储能设备的最大充能功率，
为储能设备的最小充能功率，Ek,max为储能设备的最大储能占比，Ek,min为储能设备的最小储能占比，Ped为风机设备的额定功率，ve为额定风速，NPV为安装数量，
为标准测试条件下的最大发电功率，Kt为实际组件的功率温度系数，(例如：Kt＝0.0039)。各参数的单位由相应设备的性能和工况决定。
实施例1：
该实施例的管理平台包括数据采集模块、需求配置模块、模型计算模块、结果展示模块、调度管理模块和设备管理模块六个功能模块，
数据采集模块包括各类专用数据采集模块，可以根据实际配置的被监控子站设置，包括风电数据采集模块、光伏数据采集模块、电能数据采集模块、燃气数据采集模块、热能数据采集模块、冷量数据采集模块、用户负荷监测模块。其中：风电数据采集模块采集风机叶轮处逐时风速；光伏数据采集模块采集逐时的实际辐照数值；电能数据采集模块采集电网购电量、向电网的售电量、热泵输入电功率、电锅炉输入功率、冰蓄冷耗电量；燃气数据采集模块采集内燃机、燃气轮机、燃气锅炉、吸收式制冷机的燃气耗量、气网购气量；热能数据采集模块采集地源热泵、燃气锅炉、电锅炉、内燃机、燃气轮机的供热出力、热网购热量；冷量数据采集模块采集吸收式制冷机、地源热泵、风冷热泵、的供冷量；用户负荷监测模块采集用户电负荷、气负荷、热负荷、冷负荷；
需求配置模块包括配置系统模式、能源设备以及选择优化目标；所述配置系统模式包括孤岛模式、并网不上网模式及并网上网模式，用于确定系统是否接入上层能源网，上层能源网即市政电网、热网、气网；所述能源设备包括内燃机系统及燃气轮机系统，其中内燃机系统由内燃机、吸收式制冷机、板式换热器构成，燃气轮机系统由燃气轮机、余热锅炉、吸收式制冷机构成，选择时加以区分；
结果展示模块包括数据展示和图表展示模块，所展示数据包括经济、能耗、环保、供能情况四类结果数据，其中，经济类结果可以包括系统年费用、设备投资折合费用、运行维护费用、污染气体税费、交互成本费用、收益率等；能耗类结果可以包括一次能源消耗量、能源利用率等；环保类结果可以包括CO2年排放量、NOx年排放量、清洁能源发电占比；展示的供能情况可以包括各设备出力、逐时负荷、各类能量形式供能出力；
设备管理模块包括设备录入模块和运行维护模块，其中设备录入模块包括设备的添加、更改及删除功能，涉及的设备类型可以包括内燃机、燃气轮机、吸收式制冷机、燃气锅炉、电锅炉、地源热泵、风冷热泵、蓄冰盘管、双工况冷水机组等，涉及录入每类设备的不同型号及参数，其中参数包括输入功率上下限、转化效率、输出功率、充放能功率上下限、储能占比上下限、上下爬坡速率限值等；运行维护模块包括设备运行的输入功率、输出功率、转化效率、爬坡速率、储能占比、充放能功率、爬坡速率等。
实施例2：
该实施例的系统采用并网不上网模式，购能类型包括电和气，负荷类型包括电、热、冷，技术形式包括冷热电三联供、地源热泵、燃气锅炉、冰蓄冷、风冷热泵、选择优化目标为系统运行费用，以冬季供热为例给出某小时的优化调度计算结果：
通过数据采集模块得到负荷资料、逐时电价、燃气单价，负荷资料中包括电负荷、冷负荷、热负荷；
通过需求配置模块选择系统配置模式为并网不上网，选择负荷种类并导入所采集的负荷资料，选择技术形式为CCHP、地源热泵、燃气锅炉、冰蓄冷及风冷热泵，并通过设备管理模块选择使用的设备型号，从而确定相应设备的转化效率、输入及输出功率的参数，根据实际情况设置出力上限，如设置地源热泵总出力上限19800kW，CCHP出力上限60000kW；
根据采集数据及需求配置通过模型计算模块建立系统的优化模型并计算结果，以冬季供热的某小时为例，结果显示对于供暖可优先选择地源热泵，当地源热泵存在出力上限时选择CCHP，当CCHP存在出力上限时选择燃气锅炉，本例中假设热泵出力上限19800kW，CCHP出力上限30000kW，则燃气锅炉需有12000kW出力，通过调度管理模块比较供给侧出力与用户侧负荷，并根据计算结果向供给侧被监控子站给出调度指令实现能源的优化调度，如监测负荷为56000kW，此时地源热泵及CCHP机组达到出力上限，系统仍需6200kW供热出力，则需调整燃气锅炉出力使其补充6200kW供热出力。
Claims (6)
1.一种综合能源系统调度管理平台，其特征在于，所述平台包括：需求配置模块、数据采集模块、运行计算模块和调度管理模块，其中，
所述需求配置模块，用于用户根据需求选择能源供给侧系统配置模式之一和能源设备库中的一种或多种能源设备，用户侧负荷种类中的一种或多种负荷，以及调度管理优化目标之一；并将所选信息发送给数据采集模块、模型计算模块和调度管理模块；
所述系统配置模式包括孤岛模式、并网不上网模式及并网上网模式，所述网为上层能源网，上层能源网包括电网、气网和热网中的一种或两种以上；
所述用户侧负荷种类包括电负荷、气负荷、热负荷和冷负荷；
所述能源设备库包括能源转化设备、储能设备和可再生能源发电设备；
所述调度管理优化目标包括一定总时长内的系统运行费用最小目标和一定总时长内的能源利用率最小目标；
所述数据采集模块，用于在一定总时长内逐时段采集需求配置模块所选系统配置模式下的上层能源网运行数据、能源设备运行数据和用户负荷运行数据；
所述调度管理模块，一方面用于接收数据采集模块采集的运行数据，并发送给模型计算模块；同时用于接收运行计算模块的结果数据，并将结果数据输出给相应的上层能源网和能源设备，调整运行数据；
所述运行计算模块，用于以约束条件为前提，计算满足需求配置模块所选优化目标的结果；
所述结果根据需求配置模块所选信息包括购电量、购气量、购热量、能源转化设备的输入功率、能源转化设备的输出功率，储能设备的充能功率、储能设备的放功率、可再生能源发电设备发电量中的一种或多种；
所述约束条件根据需求配置模块所选信息包括：系统的电量输入与输出的平衡约束、燃气输入与输出的平衡约束、热量输入与输出的平衡约束、冷量输入与输出的平衡约束、能源转化设备的出力约束、能源转化设备的爬坡速率约束、能源转化设备的能源转化关系约束、储能设备的充放功率约束、储能设备的储能占比约束、储能设备的储能占比与充放功率的关系约束、能源网交互功率约束和风力发电设备的出力约束中的一种或两种。
2.如权利要求1所述的综合能源系统调度管理平台，其特征在于，
所述一定总时长内系统年费用最小目标计算采用式(1)：
MinFtotal＝FOM+Fem-Fj (1)
其中，FOM为一定总时长内的系统维护费用，Fem为一定总时长内系统的污染气体排放成本费用，Fj为一定总时长内系统的买卖能源收益；
所述一定总时长内能源利用率最小目标计算采用式(2)：
Lk，t为用户逐时负荷，
为向上层能源网出售能源的逐时功率，
为向上层能源网购买能源的逐时功率，Rk，t为可再生能源逐时输出功率，下标t表示一定总时长T内第t个运行数据采集时段，下标k表示第k类能源，包括电、气、热、冷。
3.如权利要求1所述的综合能源系统调度管理平台，其特征在于，调度管理模块还用于：对于部分运行数据经过归一化处理后传输给运行计算模块。
4.如权利要求3所述的综合能源系统调度管理平台，其特征在于，调度管理模块还用于：
当采集到内燃机的缸套水热量Qw、烟气流量Geg、吸收式制冷机排烟温度t0、吸收式制冷机烟气入口温度ti、时，采用式(3)-(5)将内燃机的缸套水热量Qw、烟气流量Geg、吸收式制冷机排烟温度t0、吸收式制冷机烟气入口温度ti、归一化为吸收式制冷机耗热量
将归一化后的结果传输给运行计算模块：
其中，keg为内燃机烟气排放系数，取值范围18～20，ρ为烟气的密度，
为输入燃气体积流量，kw为缸套水余热系数，
为内燃机的燃气输入功率，
为吸收式制冷机耗热量，ueg、uw为逻辑变量，当吸收式制冷机为烟气机则ueg取1，uw取0，当吸收式制冷机为热水机则ueg取0，uw取1，当吸收式制冷机为烟气热水机则同时取1，kec为吸收式制冷机利用的缸套水热量占缸套水总热量的比例，cp为烟气的比热。
5.如权利要求1所述的综合能源系统调度管理平台，其特征在于，平台还包括设备管理模块，所述设备管理模块用于各能源设备的性能参数；并根据需求配置模块所选信息将相应参数数据输送给运行计算模块。
6.如权利要求1所述的综合能源系统调度管理平台，其特征在于，平台还包括结果显示模块，所述结果显示模块用于显示或可视化运行计算模型的计算结果。
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| CN107609684A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-19 | 浙江万克新能源科技有限公司 | 一种基于微电网的综合能源系统经济优化调度方法 |
| CN109063925A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-12-21 | 合肥工业大学 | 一种计及负荷聚合商的区域综合能源系统优化运行方法 |
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| 考虑能量梯级利用的工厂综合能源系统多能协同优化;徐航等;《电力系统自动化》;20180307(第14期);全文 * |
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