CN112036646A - 考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法、装置以及考虑多类型储能配置的综合能源系统，该综合能源系统内部具有多种能源的储能设备，并且加装了不同能源形式的能源转换设备，从而提高了整体能源系统的灵活性；在对综合能源系统进行规划时，根据各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据确定使规划成本最低的单目标函数，并对单目标函数进行优化求解，利用求解得到的最优控制指令对其设备规模进行合理投资，以及对其内部组成设备进行合理地优化调度，从而更好地适应综合能源系统运行，实现效益最大化。

Description

考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法及装置
技术领域
本发明涉及能量管理技术领域，尤其涉及一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法、装置以及考虑多类型储能配置的综合能源系统。
背景技术
综合能源系统作为新的能源系统形式，其将电、气、热、冷等多种能源统筹联合运行，提高了能源系统的运行效率，降低了能源系统的运行成本，同时也提高了能源系统运行的灵活性；随着综合能源系统的推广，多种能源之间的耦合性也进一步加强。
由于能源供应商的最高效率运行点与用户用能的最大效益点往往不匹配，因此在综合能源系统中加装储能装置，可以大大提高综合能源系统的运行效率，降低运行成本。同时，由于各种能源在不同时空下价格的差异，储能通过在能源价格低谷时储存能源，在能源价格高峰时出售能源，从而实现盈利，达到双赢的效果。
现阶段针对综合能源系统的研究多是针对单一能源形式的储能，如电储能、热储能、气储能等，因此其只能对单一的能源进行储存，并利用其能源价格在不同时空下的差异进行盈利；但是其并没有考虑不同能源形式之间的转换以及不同能源市场间价格的差异，不能很好地适应综合能源系统的运行环境，无法实现在综合能源系统运行环境下的最大盈利，也无法实现对综合能源系统效率的最大提升。
发明内容
本发明的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中综合能源系统只能对单一的能源进行储存，并利用其能源价格在不同时空下的差异进行盈利，无法实现在综合能源系统运行环境下的最大盈利，也无法实现对综合能源系统效率的最大提升的技术缺陷。
本发明实施例提供了一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法，包括：
获取综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据；
根据所述能源价格预测信息以及所述运行数据构建各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型，并通过所述成本及收益模型确定所述综合能源系统的规划模型对应的单目标函数；
根据所述运行数据确定所述规划模型的约束条件，并利用所述约束条件对所述单目标函数进行优化，得到最优控制指令，根据所述最优控制指令控制各个能源转化设备和储能设备的运行状态。
可选地，所述获取综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息的步骤，包括：
根据综合能源系统的能源价格体系确定对应的能源价格获取通道；其中，所述能源价格体系包括分时价格能源体系和综合能源体系；
若为所述分时价格能源体系，则通过互联网获取所述综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息；
若为所述综合能源体系，则获取各种能源的历史价格数据，根据所述历史价格数据对各种能源的未来价格进行预测，并获取各种能源在预设时段的能源价格预测信息。
可选地，所述运行数据包括所述综合能源系统中各个能源转化设备的功率数据、各个储能设备的功率数据以及现有容量。
可选地，根据所述能源价格预测信息以及所述运行数据构建各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型的步骤，包括：
根据各个能源转化设备的功率数据以及各个储能设备的功率数据确定所述综合能源系统的投资成本和运行成本；
根据所述能源价格预测信息以及各个储能设备的功率数据确定所述综合能源系统的运行收益；
根据所述投资成本、运行成本和运行收益构建所述综合能源系统中各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型。
可选地，通过所述成本及收益模型确定所述综合能源系统的规划模型对应的单目标函数的步骤，包括：
将所述成本及收益模型中的投资成本、运行成本和运行收益输入到预设的规划模型中，并确定所述规划模型的规划年限和贴现率；
根据所述规划年限和所述贴现率确定使所述规划模型的规划成本最低的单目标函数。
可选地，根据所述运行数据确定所述规划模型的约束条件的步骤，包括：
根据各个能源转化设备的功率数据确定各个能源转化设备的能源转化约束，并由各个能源转化设备的能源转化约束确定功率平衡约束；
根据各个储能设备的功率数据以及现有容量确定各个储能设备的储能容量约束；
根据所述功率平衡约束以及所述储能容量约束确定所述规划模型的约束条件。
可选地，利用所述约束条件对所述单目标函数进行优化，得到最优控制指令的步骤，包括：
根据所述约束条件和所述单目标函数构建单目标优化模型，并对所述单目标优化模型进行求解，确定所述单目标函数的最优函数值；
根据所述最优函数值确定所述综合能源系统中各个能源转化设备和储能设备的最优控制指令。
本发明还提供了一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划装置，包括：
数据获取模块，用于获取综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据；
目标确定模块，用于根据所述能源价格预测信息以及所述运行数据构建各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型，并通过所述成本及收益模型确定所述综合能源系统的规划模型对应的单目标函数；
规划运行模块，用于根据所述运行数据确定所述规划模型的约束条件，并利用所述约束条件对所述单目标函数进行优化，得到最优控制指令，根据所述最优控制指令控制各个能源转化设备和储能设备的运行状态。
本发明还提供了一种考虑多类型储能配置的综合能源系统，包括：多个能源转化设备、多个储能设备以及中央控制器，所述能源转化设备和所述储能设备被所述中央控制器控制时，使得所述中央控制器执行如上述实施例中任一项所述考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法的步骤。
可选地，所述能源转化设备包括电制冷机组、电锅炉、热电联产机组、电转气机组、燃气锅炉以及溴化锂机组，所述储能设备包括电储能、气储能、冷储能和热储能；
其中，所述电储能分别与电网、所述电转气机组、所述热电联产机组、所述电锅炉以及所述电制冷机组相连；
所述气储能分别与气网、所述电转气机组、所述热电联产机组以及所述燃气锅炉相连；
所述热储能分别与热网、所述燃气锅炉、所述电锅炉以及所述溴化锂机组相连；
所述冷储能分别与冷网、所述电制冷机组以及所述溴化锂机组相连。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供的一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法、装置，获取综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据；根据所述能源价格预测信息以及所述运行数据构建各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型，并通过所述成本及收益模型确定所述综合能源系统的规划模型对应的单目标函数；根据所述运行数据确定所述规划模型的约束条件，并利用所述约束条件对所述单目标函数进行优化，得到最优控制指令，根据所述最优控制指令控制各个能源转化设备和储能设备的运行状态。
本发明针对现阶段的能源系统多是单一能源形式的储能规划，没有考虑不同能源形式之间的转换和不同能源市场间价格的差异，无法实现在综合能源系统运行环境下的最大盈利，也无法实现对综合能源系统效率的最大提升的技术问题，提出了一种考虑多类型储能配置的综合能源系统，其内部具有多种能源的储能设备，并且加装了不同能源形式的能源转换设备，从而提高了整体能源系统的灵活性；在对综合能源系统进行规划时，根据各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据确定使规划成本最低的单目标函数，并对单目标函数进行优化求解，利用求解得到的最优控制指令对其设备规模进行合理投资，以及对其内部组成设备进行合理地优化调度，从而更好地适应综合能源系统运行，实现效益最大化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的中央控制器的内部结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种综合能源系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像本申请实施例中一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法的流程示意图；如图1所示，本发明提供了一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法，具体包括如下步骤：
S110：获取综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据。
本申请中的综合能源系统具有储存多种形式能源的能力，同时也具备多种形式能源转化的能力，其内部设有多种能源的储能设备，例如将电、气、热、冷等多种能源进行存储，并且加装了不同能源形式的能源转换设备，通过中央控制器控制各个能源转化设备以及储能设备的运行状态，使得各种能源之间能够进行能源转化，从而提高了整体能源系统的灵活性。
但由于各种能源在不同时空下价格的差异，以及能源供应商的最高效率运行点与用户用能的最大效益点不匹配等现象，现有的综合能源系统无法实现效益最大化。
因此，本步骤中，为了对加装储能设备以及能源转化设备后的综合能源系统进行优化调度，实现效益最大化，中央控制器需要获取该综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息，以及各个能源转化设备和储能设备的运行数据，以便构建综合能源系统的规划模型，根据规划模型对各个设备进行相应的控制操作。
其中，预设时段的能源价格预测信息指的是未来一段时间内各种能源对应价格信息，该价格信息可依据能源价格体系从不同渠道进行获取；各个能源转化设备和储能设备的运行数据指的是各个能源转化设备以及储能设备的基础参数以及运行状态等。
S120：根据所述能源价格预测信息以及所述运行数据构建各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型，并通过所述成本及收益模型确定所述综合能源系统的规划模型对应的单目标函数。
本步骤中，当通过步骤S110获取综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据后，中央控制器需要根据各种能源的能源价格预测信息以及各个能源转化设备以及储能设备的运行数据构建对应的成本及收益模型，并通过该成本及收益模型确定规划模型对应的单目标函数。
其中，成本及收益模型指的是由综合能源系统的投资成本、各个能源转化设备以及储能设备在一段时间内的运行成本以及综合能源系统在对应时间段内的运行收益构成，其表明了各种能源的能源价格预测信息与综合能源系统在对应时间段内的运行收益之间的关系，以及各个能源转化设备以及储能设备的运行数据与综合能源系统的投资成本、各个能源转化设备以及储能设备在一段时间内的运行成本之间的关系。
当构建好成本及收益模型后，需要根据该成本及收益模型来确定规划模型的单目标函数；具体地，由于投资建设后的综合能源系统会运行较长时间，因此，需要对成本及收益模型中的各项参数进行进一步规划，实现成本最低，收益最高的目标，由此获得目标函数，并且，该目标函数只有一个性能指标，即成本最低，所以，该目标函数为单目标函数。
S130：根据所述运行数据确定所述规划模型的约束条件，并利用所述约束条件对所述单目标函数进行优化，得到最优控制指令，根据所述最优控制指令控制各个能源转化设备和储能设备的运行状态。
本步骤中，当通过步骤S120得到规划模型的单目标函数后，需要确定该单目标函数的约束条件，以便在满足该约束条件下，求得该单目标函数的最优目标值，由此得到综合能源系统的最优控制指令，以便对其中的各个能源转化设备以及储能设备的运行状态进行相应的控制操作。
进一步地，该单目标函数的约束条件，需要依据单目标函数的相关参数进行确定；由于综合能源系统在运行过程中，要受到设备自身的运行条件限制，因此，可根据各个能源转化设备以及储能设备的运行数据来确定相应的约束条件，以便对单目标函数进行优化求解。
求解后得到的最优控制指令，可用于对各个能源转化设备以及储能设备的运行状态进行控制，该综合能源系统可以在能源价格低时存储能量，在能源价格高时释放能量，从而实现盈利，提高系统运行效率。
上述实施例中，针对现阶段的能源系统多是单一能源形式的储能规划，没有考虑不同能源形式之间的转换和不同能源市场间价格的差异，无法实现在综合能源系统运行环境下的最大盈利，也无法实现对综合能源系统效率的最大提升的技术问题，提出了一种考虑多类型储能配置的综合能源系统，其内部具有多种能源的储能设备，并且加装了不同能源形式的能源转换设备，从而提高了整体能源系统的灵活性；在对综合能源系统进行规划时，根据各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据确定使规划成本最低的单目标函数，并对单目标函数进行优化求解，利用求解得到的最优控制指令对其设备规模进行合理投资，以及对其内部组成设备进行合理地优化调度，从而更好地适应综合能源系统运行，实现效益最大化。
在一个实施例中，如图2所示，图2为本发明实施例提供的中央控制器的内部结构示意图；步骤S110中获取综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息的步骤，可以包括：
S111：根据综合能源系统的能源价格体系确定对应的能源价格获取通道；其中，所述能源价格体系包括分时价格能源体系和综合能源体系；
S112：若为所述分时价格能源体系，则通过互联网获取所述综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息；
S113：若为所述综合能源体系，则获取各种能源的历史价格数据，根据所述历史价格数据对各种能源的未来价格进行预测，并获取各种能源在预设时段的能源价格预测信息。
本实施例中，中央控制器对综合能源系统中的设备进行实时控制，首先，其需要获得未来一段时间内电、气、热、冷等能源的价格信息，此价格信息的获取通道可依据综合能源系统的能源价格体系确定。
举例来说，若能源价格体系为固定的分时价格能源体系，则中央控制器选择如图2所示的1通道，通过与互联网的连接获得价格信号；若为市场化的综合能源体系，则中央控制器选择2通道，根据历史价格数据和内部预设的预测程序在能源价格预测模型中对未来能源价格进行预测，进而获得能源价格预测信息。
当获取到能源价格预测信息后，将其输入到设备实时控制模块中，以便该模块通过设备基础参数、设备运行状态以及能源价格预测信息确定对应的设备控制指令。
在一个实施例中，所述运行数据包括但不限于所述综合能源系统中各个能源转化设备的功率数据、各个储能设备的功率数据以及现有容量。
其中，各个能源转化设备包括但不限于电转气机组、热电联产机组、电锅炉、电制冷机组、燃气锅炉、溴化锂机组等设备，各个储能设备包括但不限于电储能、热储能、气储能、冷储能。
在一个实施例中，步骤S120中根据所述能源价格预测信息以及所述运行数据构建各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型的步骤，可以包括：
S121：根据各个能源转化设备的功率数据以及各个储能设备的功率数据确定所述综合能源系统的投资成本和运行成本；
S122：根据所述能源价格预测信息以及各个储能设备的功率数据确定所述综合能源系统的运行收益；
S123：根据所述投资成本、运行成本和运行收益构建所述综合能源系统中各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型。
本实施例中，综合能源系统内包括电储能、热储能、气储能、冷储能、电转气机组、热电联产机组、电锅炉、电制冷机组、燃气锅炉、溴化锂机组等设备，其一次投资成本可用下式表示：
Figure BDA0002662585650000091
式(1)中，Cinv为综合能源系统的投资成本，tp为投资的设备类型，如电储能、热储能等，TP为设备类型集合，ktp,inv为设备单位功率的投资成本系数，Ptp,max为投资设备的最大功率。
综合能源系统在运行过程中，也会产生相应的运行成本，由于每天的运行状态均不相同，因此本申请采用典型日对其运行成本进行估计，则其一年的运行成本可用下式表示：
Figure BDA0002662585650000101
式(2)中，Cop为运行成本，S为典型日数量，T为一天内调度时段数，ktp,op为运行成本系数，
Figure BDA0002662585650000102
为设备在s场景t时段的功率。
由于能源在不同时段的价格存在差异，因此储能可以通过在不同时段对能源进行储存和释放，从而获取收益，其收益可用下式表示：
Figure BDA0002662585650000103
式(3)中，Cpf为运行收益，
Figure BDA0002662585650000104
为综合能源系统在s场景t时段与电网的交互功率，功率为正表示放电，
Figure BDA0002662585650000105
为s场景t时段的电网电价，
Figure BDA0002662585650000106
为综合能源系统在s场景t时段与气网的交互功率，
Figure BDA0002662585650000107
为s场景t时段的气网气价，
Figure BDA0002662585650000108
为综合能源系统在s场景t时段与热网的交互功率，
Figure BDA0002662585650000109
为s场景t时段的热网热价，
Figure BDA00026625856500001010
为综合能源系统在s场景t时段与冷网的交互功率，
Figure BDA00026625856500001011
为s场景t时段的冷网冷价。
由上述式(1)、式(2)和式(3)即可构建各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型。
在一个实施例中，步骤S120中通过所述成本及收益模型确定所述综合能源系统的规划模型对应的单目标函数的步骤，可以包括：
S124：将所述成本及收益模型中的投资成本、运行成本和运行收益输入到预设的规划模型中，并确定所述规划模型的规划年限和贴现率；
S125：根据所述规划年限和所述贴现率确定使所述规划模型的规划成本最低的单目标函数。
本实施例中，由于投资建设后的综合能源系统会运行较长时间，因此需将其每年的收益折合成现值，因此综合能源系统的规划模型的目标函数如下所示：
Figure BDA0002662585650000111
式中，f为单目标函数，其表示规划成本最低，Y表示规划年限，γ为贴现率。
在一个实施例中，步骤S130中根据所述运行数据确定所述规划模型的约束条件的步骤，可以包括：
S131：根据各个能源转化设备的功率数据确定各个能源转化设备的能源转化约束，并由各个能源转化设备的能源转化约束确定功率平衡约束；
S132：根据各个储能设备的功率数据以及现有容量确定各个储能设备的储能容量约束；
S133：根据所述功率平衡约束以及所述储能容量约束确定所述规划模型的约束条件。
本实施例中，综合能源系统在运行过程中，要受到设备自身的运行条件限制，其约束条件如下所示：
各个能源转化设备以及储能设备的功率上下限约束为：
Figure BDA0002662585650000112
热电联产机组的能源转化约束为：
Figure BDA0002662585650000113
式(6)中，
Figure BDA0002662585650000114
分别为热电联产机组的电、热、气功率，ηchp,g,e为热电联产机组的发电效率，ηchp,e,h为热电联产机组的热电比。
电转气机组的能源转化约束为：
Figure BDA0002662585650000115
式(7)中，
Figure BDA0002662585650000121
分别为电转气机组的气、电功率，ηp2g,e,g为电转气机组的转化效率。
电锅炉的能源转化约束为：
Figure BDA0002662585650000122
式(8)中，
Figure BDA0002662585650000123
分别为电锅炉的热、电功率，ηeb,e,h为电锅炉的转化效率。
电制冷机组的能源转化约束为：
Figure BDA0002662585650000124
式(9)中，
Figure BDA0002662585650000125
分别为电制冷机组的冷、电功率，ηer,e,c为电制冷机组的转化效率。
燃气锅炉的能源转化约束为：
Figure BDA0002662585650000126
式(10)中，
Figure BDA0002662585650000127
分别为燃气锅炉的热、气功率，ηgb,g,h为燃气锅炉的转化效率。
溴化锂机组的能源转化约束为：
Figure BDA0002662585650000128
式(11)中，
Figure BDA0002662585650000129
分别为溴化锂机组的冷、热功率，ηlb,c,h为溴化锂机组的转化效率。
当获取到各个能源转化设备的能源转化约束后，可确定功率平衡约束，如下所示：
Figure BDA00026625856500001210
Figure BDA00026625856500001211
Figure BDA0002662585650000131
Figure BDA0002662585650000132
由各个储能设备的功率数据以及现有容量确定各个储能设备的储能容量约束，其中，电储能的储能容量约束为：
Figure BDA0002662585650000133
式(16)中，
Figure BDA0002662585650000134
为电储能在s场景下t时段的储能容量。
Figure BDA0002662585650000135
式(17)中，
Figure BDA0002662585650000136
分别为电储能容量的上下限。
同理，气储能、热储能、冷储能的容量约束与电储能相似，在此不再赘述。
由各个能源转化设备的功率平衡约束以及各个储能设备的储能容量约束确定规划模型的约束条件。
在一个实施例中，步骤S130中利用所述约束条件对所述单目标函数进行优化，得到最优控制指令的步骤，可以包括：
S134：根据所述约束条件和所述单目标函数构建单目标优化模型，并对所述单目标优化模型进行求解，确定所述单目标函数的最优函数值；
S135：根据所述最优函数值确定所述综合能源系统中各个能源转化设备和储能设备的最优控制指令。
本实施例中，由于综合能源系统规划的目标是成本最低，即收益最高，因此该模型在规划阶段和运行阶段的目标是一致的，所以，本申请将其建模为一个单层的单目标优化模型，避免了常规规划建模所面临的双层模型，降低了求解难度。
对于单层的单目标优化模型，可采用内点法对其进行求解，确定单目标函数的最优函数值，并将该最优函数值带入到单目标函数公式中，得到各个能源转化设备和储能设备的最优控制指令，中央控制器将该最优控制指令传送至各个设备，实现效益最大化。
其中，最优控制指令指的是对各个能源转化设备以及储能设备下发的在某一时段内能量存储或释放指令，使得该综合能源系统可以在能源价格低时存储能量，在能源价格高时释放能量，从而实现盈利，提高系统运行效率。
在一个实施例中，如图3所示，图3为本发明实施例提供的一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划装置的结构示意图；本发明还提供了一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划装置，包括数据获取模块110、目标确定模块120和规划运行模块130，具体如下：
数据获取模块110，用于获取综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据；
目标确定模块120，用于根据所述能源价格预测信息以及所述运行数据构建各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型，并通过所述成本及收益模型确定所述综合能源系统的规划模型对应的单目标函数；
规划运行模块130，用于根据所述运行数据确定所述规划模型的约束条件，并利用所述约束条件对所述单目标函数进行优化，得到最优控制指令，根据所述最优控制指令控制各个能源转化设备和储能设备的运行状态。
上述实施例中，针对现阶段的能源系统多是单一能源形式的储能规划，没有考虑不同能源形式之间的转换和不同能源市场间价格的差异，无法实现在综合能源系统运行环境下的最大盈利，也无法实现对综合能源系统效率的最大提升的技术问题，提出了一种考虑多类型储能配置的综合能源系统，其内部具有多种能源的储能设备，并且加装了不同能源形式的能源转换设备，从而提高了整体能源系统的灵活性；在对综合能源系统进行规划时，根据各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据确定使规划成本最低的单目标函数，并对单目标函数进行优化求解，利用求解得到的最优控制指令对其设备规模进行合理投资，以及对其内部组成设备进行合理地优化调度，从而更好地适应综合能源系统运行，实现效益最大化。
在一个实施例中，如图4所示，图4为本发明实施例提供的一种综合能源系统的结构示意图；本发明还提供了一种考虑多类型储能配置的综合能源系统，包括：多个能源转化设备、多个储能设备以及中央控制器，所述能源转化设备和所述储能设备被所述中央控制器控制时，使得所述中央控制器执行如上述实施例中任一项所述考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法的步骤。
在一个实施例中，如图4所示，所述能源转化设备包括电制冷机组、电锅炉、热电联产机组、电转气机组、燃气锅炉以及溴化锂机组，所述储能设备包括电储能、气储能、冷储能和热储能。
其中，所述电储能分别与电网、所述电转气机组、所述热电联产机组、所述电锅炉以及所述电制冷机组相连；所述气储能分别与气网、所述电转气机组、所述热电联产机组以及所述燃气锅炉相连；所述热储能分别与热网、所述燃气锅炉、所述电锅炉以及所述溴化锂机组相连；所述冷储能分别与冷网、所述电制冷机组以及所述溴化锂机组相连。
这样，不仅可以实现对多种能源的存储，并利用不同能源价格在不同时空下的差异进行盈利，还可以根据不用能源形式之间的转换和不同能源市场间价格的差异，对综合能源系统进行优化调度，实现在综合能源系统运行环境下的最大盈利，以及对综合能源系统效率的最大提升。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法，其特征在于，包括：
获取综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据；
根据所述能源价格预测信息以及所述运行数据构建各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型，并通过所述成本及收益模型确定所述综合能源系统的规划模型对应的单目标函数；
根据所述运行数据确定所述规划模型的约束条件，并利用所述约束条件对所述单目标函数进行优化，得到最优控制指令，根据所述最优控制指令控制各个能源转化设备和储能设备的运行状态。
2.根据权利要求1所述的考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法，其特征在于，所述获取综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息的步骤，包括：
根据综合能源系统的能源价格体系确定对应的能源价格获取通道；其中，所述能源价格体系包括分时价格能源体系和综合能源体系；
若为所述分时价格能源体系，则通过互联网获取所述综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息；
若为所述综合能源体系，则获取各种能源的历史价格数据，根据所述历史价格数据对各种能源的未来价格进行预测，并获取各种能源在预设时段的能源价格预测信息。
3.根据权利要求1所述的考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法，其特征在于，所述运行数据包括所述综合能源系统中各个能源转化设备的功率数据、各个储能设备的功率数据以及现有容量。
4.根据权利要求3所述的考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法，其特征在于，根据所述能源价格预测信息以及所述运行数据构建各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型的步骤，包括：
根据各个能源转化设备的功率数据以及各个储能设备的功率数据确定所述综合能源系统的投资成本和运行成本；
根据所述能源价格预测信息以及各个储能设备的功率数据确定所述综合能源系统的运行收益；
根据所述投资成本、运行成本和运行收益构建所述综合能源系统中各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型。
5.根据权利要求4所述的考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法，其特征在于，通过所述成本及收益模型确定所述综合能源系统的规划模型对应的单目标函数的步骤，包括：
将所述成本及收益模型中的投资成本、运行成本和运行收益输入到预设的规划模型中，并确定所述规划模型的规划年限和贴现率；
根据所述规划年限和所述贴现率确定使所述规划模型的规划成本最低的单目标函数。
6.根据权利要求3所述的考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法，其特征在于，根据所述运行数据确定所述规划模型的约束条件的步骤，包括：
根据各个能源转化设备的功率数据确定各个能源转化设备的能源转化约束，并由各个能源转化设备的能源转化约束确定功率平衡约束；
根据各个储能设备的功率数据以及现有容量确定各个储能设备的储能容量约束；
根据所述功率平衡约束以及所述储能容量约束确定所述规划模型的约束条件。
7.根据权利要求1所述的考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法，其特征在于，利用所述约束条件对所述单目标函数进行优化，得到最优控制指令的步骤，包括：
根据所述约束条件和所述单目标函数构建单目标优化模型，并对所述单目标优化模型进行求解，确定所述单目标函数的最优函数值；
根据所述最优函数值确定所述综合能源系统中各个能源转化设备和储能设备的最优控制指令。
8.一种考虑多类型储能配置的综合能源系统规划装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取综合能源系统中各种能源在预设时段的能源价格预测信息、各个能源转化设备和储能设备的运行数据；
目标确定模块，用于根据所述能源价格预测信息以及所述运行数据构建各个能源转化设备和储能设备对应的成本及收益模型，并通过所述成本及收益模型确定所述综合能源系统的规划模型对应的单目标函数；
规划运行模块，用于根据所述运行数据确定所述规划模型的约束条件，并利用所述约束条件对所述单目标函数进行优化，得到最优控制指令，根据所述最优控制指令控制各个能源转化设备和储能设备的运行状态。
9.一种考虑多类型储能配置的综合能源系统，其特征在于，包括：多个能源转化设备、多个储能设备以及中央控制器，所述能源转化设备和所述储能设备被所述中央控制器控制时，使得所述中央控制器执行如权利要求1至7中任一项所述考虑多类型储能配置的综合能源系统规划方法的步骤。
10.根据权利要求9所述的考虑多类型储能配置的综合能源系统，其特征在于，所述能源转化设备包括电制冷机组、电锅炉、热电联产机组、电转气机组、燃气锅炉以及溴化锂机组，所述储能设备包括电储能、气储能、冷储能和热储能；
其中，所述电储能分别与电网、所述电转气机组、所述热电联产机组、所述电锅炉以及所述电制冷机组相连；
所述气储能分别与气网、所述电转气机组、所述热电联产机组以及所述燃气锅炉相连；
所述热储能分别与热网、所述燃气锅炉、所述电锅炉以及所述溴化锂机组相连；
所述冷储能分别与冷网、所述电制冷机组以及所述溴化锂机组相连。
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