CN112036747A - 一种园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法 - Google Patents

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CN112036747A CN202010895144.3A CN202010895144A CN112036747A CN 112036747 A CN112036747 A CN 112036747A CN 202010895144 A CN202010895144 A CN 202010895144A CN 112036747 A CN112036747 A CN 112036747A
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Abstract

本发明提出了一种园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其步骤为：其次，建立综合型价格需求响应模型，并从能源供应商角度出发利用能源转换装置建立转换型需求响应模型；其次，根据园区综合能源系统构建园区综合能源系统效益测算模型，并根据园区综合能源系统效益测算模型建立园区综合能源系统优化目标函数及约束条件；最后，在满足约束条件的基础上构建园区综合能源系统的经济性评估指标和环境性评估指标，进而实现了对综合型价格需求响应模型和转换型需求响应模型进行评价。本发明构建了综合型价格需求响应模型和转换型需求响应模型，从经济和环境两方面构建了绩效评估指标，验证了模型具有提高清洁能源消纳量和系统经济性的作用。

Description

一种园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法
技术领域
本发明涉及园区综合能源系统需求响应的技术领域，特别是指一种园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法。
背景技术
园区综合能源系统作为能源互联网发展的重要组成，对可再生能源发展、消纳和提高社会能源利用效率以及国家节能减排具有重要意义。在能源危机和环境约束下，多种能源互补已成为近年来学术界和工业界探讨的热点，探究如何在环境友好的前提下通过多种能源互补利用以提高综合能源利用率成为世界各国共同关注的主要问题，因此，对其进行能效评估显得尤为重要。目前，对于综合能源系统的评估主要针对冷热电联供系统进行，且大多处于定性分析阶段。
发明内容
针对上述背景技术中存在的不足，本发明提出了一种园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，解决了现有技术中能源利用率、设备投资成本高的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其步骤如下：
步骤一、根据园区综合能源系统建立综合型价格需求响应模型，并从能源供应商角度出发利用能源转换装置建立转换型需求响应模型；
步骤二、根据园区综合能源系统构建园区综合能源系统效益测算模型，其中，园区综合能源系统效益测算模型包括园区综合能源系统成本测算模型和园区综合能源系统收益测算模型；
步骤三、根据园区综合能源系统收益测算模型和园区综合能源系统成本测算模型建立园区综合能源系统优化目标函数，并确定约束条件；
步骤四、在满足约束条件的基础上获得收益、成本的最优值，利用收益、成本的最优值构建园区综合能源系统的经济性评估指标和环境性评估指标；
步骤五、利用经济性评估指标和环境性评估指标对综合型价格需求响应模型和转换型需求响应模型进行评价。
所述园区综合能源系统包括能源供能中心ESC和能源转换中心ECC；所述能源供能中心包括风力发电机组WPP、光伏发电机组PV、储电设备ESD和冷热电联产系统CCHP；所述能源转换中心包括电转气P2G、电锅炉EB、电制冷机ER和储气设备GSD；其中，冷热电联产系统包括燃气轮机GT、余热锅炉WHB、吸收式制冷机AC和换热装置HE。
所述综合型价格需求响应模型为：
Figure BDA0002658206950000021
其中，
Figure BDA0002658206950000022
为负荷i在时段n的原负荷量；
Figure BDA0002658206950000023
为实施峰谷分时电/热价后负荷i在时段n的负荷需求量；
Figure BDA0002658206950000024
为负荷i的弹性系数；
Figure BDA0002658206950000025
为负荷i在时段n的原价格，
Figure BDA0002658206950000026
为负荷i在时段n的相邻时段的价格的变动量，z表示时段，j表示时段。
所述转换型需求响应模型为：
Dout(t)＝(a·b)·Din(t)，
其中，Dout(t)为t时段能源输出量；Din(t)为t时段能源输入量；a为能源分配系数，b为能源转换效率。
所述园区综合能源系统成本测算模型为：
Figure BDA0002658206950000027
其中，CPIES表示园区综合能源系统的总成本，
Figure BDA0002658206950000028
为机组i'在t时段的运维成本，i'∈{WPP,PV,ESD,GT,WHB,AC,HE,EB,ER,P2G,GSD}，
Figure BDA0002658206950000029
为燃气轮机GT在t时段的购气成本；Cab为弃能惩罚成本；
Figure BDA00026582069500000210
为机组i'的折旧成本，t＝1,2,…,T为时段；
所述机组i'在t时段的运维成本
Figure BDA00026582069500000211
为：
Figure BDA00026582069500000212
其中，Pi'(t)为机组i'在t时段的出力；
Figure BDA00026582069500000213
为机组i'单位出力运营维护成本；
所述燃气轮机GT在t时段的购气成本
Figure BDA00026582069500000214
为：
Figure BDA00026582069500000215
其中，QOG(t)为燃气轮机GT在t时段购买的天然气量；MG(t)为t时段天然气购气价格；所述弃能惩罚成本Cab为：
Figure BDA00026582069500000216
其中，MS-W为风电机组单位发电的补贴成本，MS-S为光伏机组单位发电的补贴成本，μ为实际清洁能源弃能量，σ为允许最大清洁能源弃能率，PW(t)为t时段风力发电机组WPP的发电量，PS(t)为t时段光伏发电机组PV的发电量；
所述机组i'的折旧成本
Figure BDA0002658206950000031
为：
Figure BDA0002658206950000032
其中，
Figure BDA0002658206950000033
为机组i'的总投入成本；
Figure BDA0002658206950000034
为机组i'的残值；Dayi'为机组i'的使用寿命。
所述园区综合能源系统收益测算模型为：
Figure BDA0002658206950000035
其中，πPIES表示园区综合能源系统的净收益，πRE(t)为园区售电收益，πRH(t)为售热收益，πRC(t)为售冷收益，πBT(t)为清洁能源上网补贴收益；
所述园区售电收益πRE(t)为：
πRE(t)＝MIE(t)·(Qine(t))，
其中，MIE(t)为t时段园区内部售电电价；Qine(t)为t时段风力发电机组WPP、光伏发电机组PV、燃气轮机GT和储电设备ESD共同能满足的电负荷量；
所述售热收益πRH(t)为：
πRH(t)＝MIH(t)·(Qinh(t))，
其中，MIH(t)为t时段园区内部售热价格；Qinh(t)为t时段为换热装置HE和电锅炉EB共同满足的热负荷；
所述售冷收益πRC(t)为：
πRC(t)＝MIC(t)·(Qinc(t))，
其中，MIC(t)为t时段园区内部售冷价格；Qinc(t)为t时段吸收式制冷机AC和电制冷机ER共同满足的冷负荷；
所述清洁能源上网补贴收益πBT(t)为：
Figure BDA0002658206950000036
其中，QW(t)为t时段风力发电机组WPP满足的电负荷量，QS(t)为t时段光伏发电机组PV满足的电负荷量；QES(t)为t时段进入储电设备ESD的电量，QZC(t)为t时段进入ECC的电量，MS-M表示单位风能补贴价格，MS-S表示单位光伏补贴价格。
所述园区综合能源系统优化目标函数为：
F＝Max(πPIES-CPIES)，
其中，F为运营优化目标函数；
园区综合能源系统优化目标函数需满足的约束条件包括供需平衡约束条件和机组约束条件；供需平衡约束条件包括冷热电负荷平衡和气负荷平衡；机组约束条件包括风力发电机组WPP出力约束、光伏发电机组PV出力约束、储电设备ESD约束、燃气轮机GT约束、余热锅炉WHB约束、换热装置HE约束、吸收式制冷机AC约束、电转气P2G约束、电锅炉EB约束、EL约束和储气设备GSD约束。
根据权利要求7所述的园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其特征在于，所述园区综合能源系统的经济性评估指标包括园区综合能源系统净收益指标和园区用户用能支出指标；
所述园区综合能源系统净收益指标为：
πPIES＝RPIES-CPIES，
其中，RPIES表示园区综合能源系统总收益；
所述园区用户用能支出指标为：
Figure BDA0002658206950000041
其中，Suser表示园区用户用能指标评估值；
Nex为用户现支出，其公式为：
Figure BDA0002658206950000042
Oex为用户原支出，其公式为：
Figure BDA0002658206950000043
其中，MIH(t)表示t时段的供热价格，MIE(t)表示t时段的供电价格，MIC(t)表示t时段的供冷价格，
Figure BDA0002658206950000044
为用户在t时段由内部机组满足的冷负荷，
Figure BDA0002658206950000045
为用户在t时段由内部机组满足的热负荷，
Figure BDA0002658206950000046
为用户在t时段由内部机组满足的电负荷；
Figure BDA0002658206950000047
为用户在t时段由外部机组满足的热负荷，
Figure BDA0002658206950000048
为用户在t时段由外部机组满足的电负荷，
Figure BDA0002658206950000049
为用户在t时段由外部机组满足的冷负荷；MOC(t)为外部冷电价格，MOH(t)为外部热价格，MOE(t)为外部电价格；M*IE(t)为t时段需求响应后的参数，M*IH(t)表示需求响应后t时段的供热价格，
Figure BDA00026582069500000410
表示需求响应后在t时段由内部机组满足的热负荷，
Figure BDA00026582069500000411
表示需求响应后在t时段由内部机组满足的电负荷，
Figure BDA0002658206950000051
表示需求响应后在t时段由外部机组满足的电负荷，
Figure BDA0002658206950000052
表示需求响应后在t时段由外部机组满足的热负荷，
Figure BDA0002658206950000053
表示需求响应后在t时段由外部机组满足的冷负荷。
所述园区综合能源系统的环境性评估指标包括碳排放量指标和系统能源利用率；
所述碳排放量指标为：
Figure BDA0002658206950000054
其中，Sco2为碳排放量；Eoe为外部电网购得的总电量，Gog为外部气网购得的总天然气量；αg·co2为Gog对应的排放系数、
Figure BDA0002658206950000055
为Eoe对应的排放系数；
所述系统能源利用率为：
Figure BDA0002658206950000056
其中，Spv/w为清洁能源利用率；
Figure BDA0002658206950000057
为由内部机组满足的冷负荷，
Figure BDA0002658206950000058
为由内部机组满足的热负荷，
Figure BDA0002658206950000059
为由内部机组满足的电负荷，
Figure BDA00026582069500000510
为由内部机组满足的气负荷；PW为风力发电机组WPP的发电总量，PP为光伏发电机组PV的发电总量。
本技术方案能产生的有益效果：本发明构建了以设计峰谷分时电/热价为依托的综合型价格需求响应模型和以电转气、电制冷机、电锅炉为依托的转换型需求响应模型，从经济和环境两方面构建了绩效评估指标，验证了所建模型具有提高清洁能源消纳量和系统经济性的作用，显著提高了园区综合能源的利用率、减少了环境污染，降低了设备投资成本。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的园区综合能源系统结构图。
图2为本发明的流程图。
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付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。
如图2所示，本发明实施例提供了一种园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其步骤如下：
步骤一、根据园区综合能源系统建立综合型价格需求响应模型，并从能源供应商角度出发利用能源转换装置建立转换型需求响应模型；园区综合能源系统包括(energysupply center，ESC)和能源转换中心(energy conversion center，ECC)；所述能源供能中心包括风力发电机组(wind power plant，WPP)、光伏发电机组(photovoltaic power，PV)、储电设备(electricity storage device，ESD)及冷热电联产系统(combined cooling，heating and power，CCHP)；所述能源转换中心包括电转气P2G、电锅炉(electric boiler，EB)、电制冷机(electric refrigerator，ER)及储气设备(gas storage device，GSD)，电转气P2G、电锅炉EB和电制冷机ER负责消纳供能中心产生的弃能，进行电转换。其中，冷热电联产系统包括燃气轮机(gas turbine，GT)、余热锅炉(waste heat boiler，WHB)、吸收式制冷机(absorption chiller，AC)和换热装置(heat exchanger，HE)，风力发电机组WPP、光伏发电机组PV在满足系统发电约束的基础上，以自然条件最大化发电。本发明冷、热负荷均为集中式。此外，为保证园区内部系统的供能稳定性，配置外部能源供应中心(external energysupply center，EESC)，作为园区能源系统的外部备用。图1为园区综合能源系统结构。
价格型需求响应能够通过制定多元化电价优化调整用户用电行为，实现资源的优化配置。由于园区综合能源系统内部耦合多个冷、热、电负荷需求，且不同负荷选择相互影响，因此，将热系统耦合在基础价格型需求响应内，构建综合型价格需求响应模型，设计多元化用能价格。所述综合型价格需求响应模型为：
Figure BDA0002658206950000061
其中，
Figure BDA0002658206950000062
为负荷i在时段n的原负荷量；
Figure BDA0002658206950000066
为实施峰谷分时电/热价后负荷i在时段n的负荷需求量；
Figure BDA0002658206950000063
为负荷i的弹性系数，当z＝j时为自弹性系数，当z≠j时，为交叉弹性系数；
Figure BDA0002658206950000064
为负荷i在时段n的原价格，
Figure BDA0002658206950000065
为负荷i在时段n的价格的变动量，z表示时段，j表示时段。
一方面，从用户角度，用户可根据能源供应价格情况，在同一时间节点上选择不同种类的能源进行替代，如在热价较高，冷价较低时，用户降低用热负荷，提高冷负荷；另一方面，从能源供应商角度，能源供应商可根据能源生产价格和能源所有数量，在同一时间节点上利用能源转换装置选择不同形式的能源输出方式进行能源供应，如在电力过剩时利用电锅炉EB产热，满足热能需求。以上，均可称为转换型需求响应。
由于难以客观和精确地量化用户根据能源供应价格，如何在同一时间节点上选择能源需求方式，因此，从能源供应商角度出发实施转换型需求响应，考虑如何利用能源转换装置选择不同形式的能源输出方式进行能源供应。所述转换型需求响应模型为：
Dout(t)＝(a·b)·Din(t)，
其中，Dout(t)为t时段能源输出量；Din(t)为t时段能源输入量；a为能源分配系数，体现转换型需求响应的实现过程；b为能源转换效率。
步骤二、根据园区综合能源系统构建园区综合能源系统效益测算模型，其中，园区综合能源系统效益测算模型包括园区综合能源系统成本测算模型和园区综合能源系统收益测算模型；园区综合能源系统成本由机组运维成本、机组购气成本、弃能成本、折旧成本组成。所述园区综合能源系统成本测算模型为：
Figure BDA0002658206950000071
其中，CPIES表示园区综合能源系统的总成本，
Figure BDA0002658206950000072
为机组i'在t时段的运维成本，i'∈{WPP,PV,ESD,GT,WHB,AC,HE,EB,ER,P2G,GSD}，
Figure BDA0002658206950000073
为燃气轮机GT在t时段的购气成本；Cab为弃能惩罚成本；
Figure BDA0002658206950000074
为机组i'的折旧成本(也即机组i'的初始投入成本分摊到每天的成本)，t＝1,2,…,T为时段；
所述机组i'在t时段的运维成本
Figure BDA0002658206950000075
为：
Figure BDA0002658206950000076
其中，Pi'(t)为机组i'在t时段的出力；
Figure BDA0002658206950000077
为机组i'单位出力运营维护成本；
所述燃气轮机GT在t时段的购气成本
Figure BDA0002658206950000078
为：
Figure BDA0002658206950000079
其中，QOG(t)为燃气轮机GT在t时段购买的天然气量；MG(t)为t时段天然气购气价格；所述弃能惩罚成本Cab为：
Figure BDA00026582069500000710
其中，MS-W为风电机组单位发电的补贴成本，MS-S为光伏机组单位发电的补贴成本，μ为实际清洁能源弃能量，σ为允许最大清洁能源弃能率，PW(t)为t时段风力发电机组WPP的发电量，PS(t)为t时段光伏发电机组PV的发电量；
所述机组i'的折旧成本
Figure BDA0002658206950000081
为：
Figure BDA0002658206950000082
其中，
Figure BDA0002658206950000083
为机组i'的总投入成本；
Figure BDA0002658206950000084
为机组i'的残值；Dayi'为机组i'的耐用期限。
园区综合能源系统收益由园区售电收益πRE(t)、售热收益πRH(t)、售冷收益πRC(t)和清洁能源上网补贴收益πBT(t)组成。所述园区综合能源系统收益测算模型为：
Figure BDA0002658206950000085
其中，πPIES表示园区综合能源系统的净收益，πRE(t)为园区售电收益，πRH(t)为售热收益，πRC(t)为售冷收益，πBT(t)为清洁能源上网补贴收益；
所述园区售电收益πRE(t)为：
πRE(t)＝MIE(t)·(Qine(t))，
其中，MIE(t)为t时段园区内部售电电价；Qine(t)为t时段风力发电机组WPP、光伏发电机组PV、燃气轮机GT和储电设备ESD共同能满足的电负荷量；
所述售热收益πRH(t)为：
πRH(t)＝MIH(t)·(Qinh(t))，
其中，MIH(t)为t时段园区内部售热价格；Qinh(t)为t时段为换热装置HE和电锅炉EB共同满足的热负荷；
所述售冷收益πRC(t)为：
πRC(t)＝MIC(t)·(Qinc(t))，
其中，MIC(t)为t时段园区内部售冷价格；Qinc(t)为t时段吸收式制冷机AC和电制冷机ER共同满足的冷负荷；
所述清洁能源上网补贴收益πBT(t)为：
Figure BDA0002658206950000086
其中，QW(t)为t时段风力发电机组WPP满足的电负荷量，QS(t)为t时段光伏发电机组PV满足的电负荷量；QES(t)为t时段进入储电设备ESD的电量，QZC(t)为t时段进入ECC的电量，MS-M表示单位风能补贴价格，MS-S表示单位光伏补贴价格。
步骤三、根据园区综合能源系统收益测算模型和园区综合能源系统成本测算模型建立园区综合能源系统优化目标函数及约束条件；为了追求收益最大化，构建园区综合能源系统优化目标函数为：
F＝Max(πPIES-CPIES)，
其中，F为运营优化目标函数；
园区综合能源系统优化目标函数需满足的约束条件包括供需平衡约束条件和机组约束条件；供需平衡约束条件包括冷热电负荷平衡和气负荷平衡；机组约束条件包括风力发电机组WPP出力约束、光伏发电机组PV出力约束、储电设备ESD约束、燃气轮机GT约束、余热锅炉WHB约束、换热装置HE约束、吸收式制冷机AC约束、电转气P2G约束、电锅炉EB约束、EL约束和储气设备GSD约束。
所述冷热电负荷平衡为：
Figure BDA0002658206950000091
其中，Qe(t)为t时段用户的电负荷量，Qh(t)为t时段用户的热负荷量，QL(t)为t时段用户的气负荷量；QES(t)为储电设备满足的电负荷需求，QGT(t)为燃气轮机满足的电负荷需求，QOE(t)为外部能源供应中心满足的电负荷需求；QCH(t)为换热机组满足的热负荷需求，QEB(t)为燃气锅炉满足的热负荷需求，QOH(t)为外部能源供应中心满足的热负荷需求；QZL(t)为吸收式制冷机满足的冷负荷需求，QEL(t)为电制冷机满足的冷负荷需求，QOC(t)为外部能源供应中心满足的冷负荷需求；QW(t)表示风出力，QS(t)表示光出力；
Figure BDA0002658206950000092
式中，Q*i(t)为t时段需求响应后的各参数。
气负荷平衡：
Qg(t)＝QOG(t)+QP2G(t)+QGS(t)，
Qg*(t)＝QOG*(t)+QP2G*(t)+QGS*(t)，
式中：Qg(t)为t时段气负荷需求量；QOG(t),QP2G(t),QGS(t)分别为t时段由EESC、电转气P2G和储气设备GSD满足的气负荷需求量；Q*i(t)为t时段需求响应后的各参数。
风力发电机组WPP、光伏发电机组PV出力约束：
Figure BDA0002658206950000093
Figure BDA0002658206950000094
式中
Figure BDA0002658206950000095
和
Figure BDA0002658206950000096
为风电、光伏机组出力的上限。
储电设备ESD约束：
Figure BDA0002658206950000097
Figure BDA0002658206950000101
Figure BDA0002658206950000102
式中：Pes(t)为t时段的储电量；Ptsc(t)和Pesd(t)分别为t时段电储能装置的充、放电功率；
Figure BDA0002658206950000103
为最大储电量；
Figure BDA0002658206950000104
和
Figure BDA0002658206950000105
分别为储电设备ESD最大输入与输出功率。
燃气轮机GT约束：
Figure BDA0002658206950000106
式中：PGT(t)为t时段燃气轮机GT输出的功率；
Figure BDA0002658206950000107
和
Figure BDA0002658206950000108
分别为燃气轮机GT发电出力的上下限。
余热锅炉WHB约束：
Figure BDA0002658206950000109
式中：HWHB(t)为t时段余热锅炉WHB收集的总热量；
Figure BDA00026582069500001010
为余热功率的安装容量。
换热装置HE约束：
Figure BDA00026582069500001011
式中：
Figure BDA00026582069500001012
为余热锅炉WHB输出的蒸汽用于制热的功率；
Figure BDA00026582069500001013
为换热装置HE的安装容量。
吸收式制冷机AC约束：
Figure BDA00026582069500001014
式中：
Figure BDA00026582069500001015
为t时段余热锅炉WHB输出的蒸汽用于制冷的功率；
Figure BDA00026582069500001016
为蒸汽型吸收式制冷机AC的安装容量。
电转气P2G约束：
Figure BDA00026582069500001017
式中：QP2G(t)为t时段进入电转气P2G的总电量；
Figure BDA00026582069500001018
为电转气P2G安装容量。
电锅炉EB约束：
Figure BDA00026582069500001019
式中：gEB(t)为t时段进入电锅炉EB的电量；
Figure BDA00026582069500001020
为电锅炉EB安装容量。
EL约束：
Figure BDA00026582069500001021
式中：QEL(t)为t时段进入EL的电量；
Figure BDA00026582069500001022
为EL的安装容量。
储气设备GSD约束参考储电设备ESD约束。
步骤四、在满足约束条件的基础上获得收益、成本的最优值，利用收益、成本的最优值构建园区综合能源系统的经济性评估指标和环境性评估指标；
所述园区综合能源系统的经济性评估指标包括园区综合能源系统净收益指标和园区用户用能支出指标；在满足机组约束和园区用户基本用能的基础上，园区综合能源系统追求净收益最大，因此，构建园区综合能源系统净收益指标，以评价园区综合能源系统的收益水平。
所述园区综合能源系统净收益指标为：
πPIES＝RPIES-CPIES，
其中，RPIES表示园区综合能源系统总收益；
在满足基本用能的基础上，用户追求总支出最小，总支出越小，用户满意度越高，因此，构建园区用户用能支出指标，以评价用户的满意程度。
所述园区用户用能支出指标为：
Figure BDA0002658206950000111
其中，Suser表示园区用户用能指标评估值，Nex为用户现支出；Oex为用户原支出；
Figure BDA0002658206950000112
Figure BDA0002658206950000113
其中，MIH(t)表示t时段的供热价格，MIE(t)表示t时段的供电价格，MIC(t)表示t时段的供冷价格，
Figure BDA0002658206950000114
为用户在t时段由内部机组满足的冷负荷，
Figure BDA0002658206950000115
为用户在t时段由内部机组满足的热负荷，
Figure BDA0002658206950000116
为用户在t时段由内部机组满足的电负荷；
Figure BDA0002658206950000117
为用户在t时段由外部机组满足的热负荷，
Figure BDA0002658206950000118
为用户在t时段由外部机组满足的电负荷，
Figure BDA0002658206950000119
为用户在t时段由外部机组满足的冷负荷；MOC(t)为外部冷电价格，MOH(t)为外部热价格，MOE(t)为外部电价格；M*IE(t)为t时段需求响应后的参数，M*IH(t)表示需求响应后t时段的供热价格，
Figure BDA00026582069500001110
表示需求响应后在t时段由内部机组满足的热负荷，
Figure BDA00026582069500001111
表示需求响应后在t时段由内部机组满足的电负荷，
Figure BDA00026582069500001112
表示需求响应后在t时段由外部机组满足的电负荷，
Figure BDA00026582069500001113
表示需求响应后在t时段由外部机组满足的热负荷，
Figure BDA00026582069500001114
表示需求响应后在t时段由外部机组满足的冷负荷。
所述园区综合能源系统的环境性评估指标包括碳排放量指标和系统能源利用率；
天然气燃烧和EESC供能均能产生一定的碳排放，因此，构建碳排放量指标，以评价园区综合能源系统的低碳化水平和减排能力。
所述碳排放量指标为：
Figure BDA0002658206950000121
其中，Sco2为碳排放量；Eoe为外部电网购得的总电量，Gog为外部气网购得的总天然气量；αg·co2为Gog对应的排放系数、
Figure BDA0002658206950000122
为Eoe对应的排放系数；
清洁能源发电具有一定的时段性，容易产生清洁能源弃能，因此，构建系统能源利用效率，以评价系统能源利用程度。
所述系统能源利用率为：
Figure BDA0002658206950000123
其中，Spv/w为清洁能源利用率；
Figure BDA0002658206950000124
为由内部机组满足的冷负荷，
Figure BDA0002658206950000125
为由内部机组满足的热负荷，
Figure BDA0002658206950000126
为由内部机组满足的电负荷，
Figure BDA0002658206950000127
为由内部机组满足的气负荷；PW为风力发电机组WPP的发电总量，PP为光伏发电机组PV的发电总量。
步骤五、利用经济性评估指标和环境性评估指标对综合型价格需求响应模型和转换型需求响应模型进行评价。清洁能源消纳是影响园区综合能源系统可持续发展的问题之一，基于此，构建了以设计峰谷分时电/热价为依托的综合型价格需求响应模型和以电转气、电制冷机、电锅炉为依托的转换型需求响应模型，从经济和环境两方面构建了绩效评估指标，验证了所建模型具有提高清洁能源消纳量和系统经济性的作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其特征在于，其步骤如下：
步骤一、根据园区综合能源系统建立综合型价格需求响应模型，并从能源供应商角度出发利用能源转换装置建立转换型需求响应模型；
步骤二、根据园区综合能源系统构建园区综合能源系统效益测算模型，其中，园区综合能源系统效益测算模型包括园区综合能源系统成本测算模型和园区综合能源系统收益测算模型；
步骤三、根据园区综合能源系统收益测算模型和园区综合能源系统成本测算模型建立园区综合能源系统优化目标函数，并确定约束条件；
步骤四、在满足约束条件的基础上获得收益、成本的最优值，利用收益、成本的最优值构建园区综合能源系统的经济性评估指标和环境性评估指标；
步骤五、利用经济性评估指标和环境性评估指标对综合型价格需求响应模型和转换型需求响应模型进行评价。
2.根据权利要求1所述的园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其特征在于，所述园区综合能源系统包括能源供能中心ESC和能源转换中心ECC；所述能源供能中心包括风力发电机组WPP、光伏发电机组PV、储电设备ESD和冷热电联产系统CCHP；所述能源转换中心包括电转气P2G、电锅炉EB、电制冷机ER和储气设备GSD；其中，冷热电联产系统包括燃气轮机GT、余热锅炉WHB、吸收式制冷机AC和换热装置HE。
3.根据权利要求2所述的园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其特征在于，所述综合型价格需求响应模型为：
Figure FDA0002658206940000011
其中，
Figure FDA0002658206940000012
为负荷i在时段n的原负荷量；
Figure FDA0002658206940000013
为实施峰谷分时电/热价后负荷i在时段n的负荷需求量；
Figure FDA0002658206940000014
为负荷i的弹性系数；
Figure FDA0002658206940000015
为负荷i在时段n的原价格，
Figure FDA0002658206940000016
为负荷i在时段n的相邻时段的价格的变动量，z表示时段，j表示时段。
4.根据权利要求1所述的园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其特征在于，所述转换型需求响应模型为：
Dout(t)＝(a·b)·Din(t)，
其中，Dout(t)为t时段能源输出量；Din(t)为t时段能源输入量；a为能源分配系数，b为能源转换效率。
5.根据权利要求2所述的园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其特征在于，所述园区综合能源系统成本测算模型为：
Figure FDA0002658206940000021
其中，CPIES表示园区综合能源系统的总成本，
Figure FDA0002658206940000022
为机组i'在t时段的运维成本，i'∈{WPP,PV,ESD,GT,WHB,AC,HE,EB,ER,P2G,GSD}，
Figure FDA0002658206940000023
为燃气轮机GT在t时段的购气成本；Cab为弃能惩罚成本；
Figure FDA0002658206940000024
为机组i'的折旧成本，t＝1,2,…,T为时段；
所述机组i'在t时段的运维成本
Figure FDA0002658206940000025
为：
Figure FDA0002658206940000026
其中，Pi'(t)为机组i'在t时段的出力；
Figure FDA0002658206940000027
为机组i'单位出力运营维护成本；
所述燃气轮机GT在t时段的购气成本
Figure FDA0002658206940000028
为：
Figure FDA0002658206940000029
其中，QOG(t)为燃气轮机GT在t时段购买的天然气量；MG(t)为t时段天然气购气价格；
所述弃能惩罚成本Cab为：
Figure FDA00026582069400000210
其中，MS-W为风电机组单位发电的补贴成本，MS-S为光伏机组单位发电的补贴成本，μ为实际清洁能源弃能量，σ为允许最大清洁能源弃能率，PW(t)为t时段风力发电机组WPP的发电量，PS(t)为t时段光伏发电机组PV的发电量；
所述机组i'的折旧成本
Figure FDA00026582069400000211
为：
Figure FDA00026582069400000212
其中，
Figure FDA00026582069400000213
为机组i'的总投入成本；
Figure FDA00026582069400000214
为机组i'的残值；Dayi'为机组i'的使用寿命。
6.根据权利要求5所述的园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其特征在于，所述园区综合能源系统收益测算模型为：
Figure FDA00026582069400000215
其中，πPIES表示园区综合能源系统的净收益，πRE(t)为园区售电收益，πRH(t)为售热收益，πRC(t)为售冷收益，πBT(t)为清洁能源上网补贴收益；
所述园区售电收益πRE(t)为：
πRE(t)＝MIE(t)·(Qine(t))，
其中，MIE(t)为t时段园区内部售电电价；Qine(t)为t时段风力发电机组WPP、光伏发电机组PV、燃气轮机GT和储电设备ESD共同能满足的电负荷量；
所述售热收益πRH(t)为：
πRH(t)＝MIH(t)·(Qinh(t))，
其中，MIH(t)为t时段园区内部售热价格；Qinh(t)为t时段为换热装置HE和电锅炉EB共同满足的热负荷；
所述售冷收益πRC(t)为：
πRC(t)＝MIC(t)·(Qinc(t))，
其中，MIC(t)为t时段园区内部售冷价格；Qinc(t)为t时段吸收式制冷机AC和电制冷机ER共同满足的冷负荷；
所述清洁能源上网补贴收益πBT(t)为：
Figure FDA0002658206940000031
其中，QW(t)为t时段风力发电机组WPP满足的电负荷量，QS(t)为t时段光伏发电机组PV满足的电负荷量；QES(t)为t时段进入储电设备ESD的电量，QZC(t)为t时段进入ECC的电量，MS-M表示单位风能补贴价格，MS-S表示单位光伏补贴价格。
7.根据权利要求6所述的园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其特征在于，所述园区综合能源系统优化目标函数为：
F＝Max(πPIES-CPIES)，
其中，F为运营优化目标函数；
园区综合能源系统优化目标函数需满足的约束条件包括供需平衡约束条件和机组约束条件；供需平衡约束条件包括冷热电负荷平衡和气负荷平衡；机组约束条件包括风力发电机组WPP出力约束、光伏发电机组PV出力约束、储电设备ESD约束、燃气轮机GT约束、余热锅炉WHB约束、换热装置HE约束、吸收式制冷机AC约束、电转气P2G约束、电锅炉EB约束、EL约束和储气设备GSD约束。
8.根据权利要求7所述的园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其特征在于，所述园区综合能源系统的经济性评估指标包括园区综合能源系统净收益指标和园区用户用能支出指标；
所述园区综合能源系统净收益指标为：
πPIES＝RPIES-CPIES，
其中，RPIES表示园区综合能源系统总收益；
所述园区用户用能支出指标为：
Figure FDA0002658206940000041
其中，Suser表示园区用户用能指标评估值；
Nex为用户现支出，其公式为：
Figure FDA0002658206940000042
Oex为用户原支出，其公式为：
Figure FDA0002658206940000043
其中，MIH(t)表示t时段的供热价格，MIE(t)表示t时段的供电价格，MIC(t)表示t时段的供冷价格，
Figure FDA0002658206940000044
为用户在t时段由内部机组满足的冷负荷，
Figure FDA0002658206940000045
为用户在t时段由内部机组满足的热负荷，
Figure FDA0002658206940000046
为用户在t时段由内部机组满足的电负荷；
Figure FDA0002658206940000047
为用户在t时段由外部机组满足的热负荷，
Figure FDA0002658206940000048
为用户在t时段由外部机组满足的电负荷，
Figure FDA0002658206940000049
为用户在t时段由外部机组满足的冷负荷；MOC(t)为外部冷电价格，MOH(t)为外部热价格，MOE(t)为外部电价格；M*IE(t)为t时段需求响应后的参数，M*IH(t)表示需求响应后t时段的供热价格，
Figure FDA00026582069400000410
表示需求响应后在t时段由内部机组满足的热负荷，
Figure FDA00026582069400000411
表示需求响应后在t时段由内部机组满足的电负荷，
Figure FDA00026582069400000412
表示需求响应后在t时段由外部机组满足的电负荷，
Figure FDA00026582069400000413
表示需求响应后在t时段由外部机组满足的热负荷，
Figure FDA00026582069400000414
表示需求响应后在t时段由外部机组满足的冷负荷。
9.根据权利要求7所述的园区综合能源系统多需求响应实施模型的评价方法，其特征在于，所述园区综合能源系统的环境性评估指标包括碳排放量指标和系统能源利用率；
所述碳排放量指标为：
Figure FDA00026582069400000415
其中，Sco2为碳排放量；Eoe为外部电网购得的总电量，Gog为外部气网购得的总天然气量；αg·co2为Gog对应的排放系数、
Figure FDA00026582069400000416
为Eoe对应的排放系数；
所述系统能源利用率为：
Figure FDA0002658206940000051
其中，Spv/w为清洁能源利用率；
Figure FDA0002658206940000052
为由内部机组满足的冷负荷，
Figure FDA0002658206940000053
为由内部机组满足的热负荷，
Figure FDA0002658206940000054
为由内部机组满足的电负荷，
Figure FDA0002658206940000055
为由内部机组满足的气负荷；PW为风力发电机组WPP的发电总量，PP为光伏发电机组PV的发电总量。
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