CN114255137A - 考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法及系统，所述方法包括以下步骤：构建具有清洁能源接入的综合能源系统典型结构；基于所述典型结构中各类能源设备的运行特征，建立所述能源设备的数学模型；以规划总成本最低为目标建立综合能源系统最优规划模型，所述最优规划模型采用的约束条件包括功率平衡约束、设备建设数量约束、设备出力约束、清洁能源出力约束和基于所述数学模型构建的能源设备运行约束；求解所述最优规划模型获得各类能源设备的最优配置容量。与现有技术相比，本发明能够实现综合能源系统多类能源设备的规划配置，满足系统各类能源需求，保证系统的安全稳定和经济运行。
Description
技术领域
本发明涉及综合能源领域，尤其是涉及一种考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法及系统。
背景技术
化石燃料日趋枯竭和环境污染等问题的日益突出，对能源变革起到了重要的推动作用，如何优化能源结构、促进能源的高效合理利用成为全人类共同关注的话题。
综合能源系统实现了电、气、热、冷等异质能源的耦合关联和互补互济，在满足多能负荷需求的同时，提升了能源利用的经济性和环保性，为实现能源的综合管理和调控、构建低碳可持续能源系统提供了新的途径。而综合能源系统也打破了传统电、气、热、冷等异质能源系统单独规划的既有模式，实现了不同能源系统的统一协同规划。
综合能源系统中用户用能需求更加丰富，能源设备更加多样化和复杂化，以及可再生能源接入，均对综合能源系统的规划和安全稳定运行带来了新的挑战。如何实现计及多类能源设备的综合能源系统最优规划配置，满足各类能源负荷的需求，进一步提升综合能源系统的经济性和可靠性，是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效保证系统安全稳定和经济运行的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法及系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法，包括以下步骤：
构建具有清洁能源接入的综合能源系统典型结构；
基于所述典型结构中各类能源设备的运行特征，建立所述能源设备的数学模型；
以规划总成本最低为目标建立综合能源系统最优规划模型，所述最优规划模型采用的约束条件包括功率平衡约束、设备建设数量约束、设备出力约束、清洁能源出力约束和基于所述数学模型构建的能源设备运行约束；
求解所述最优规划模型获得各类能源设备的最优配置容量。
进一步地，所述综合能源系统典型结构含有电、气、热、冷四种能源，并设置有多种能源设备。
进一步地，所述能源设备包括能源转换设备和储能设备。
进一步地，所述能源转换设备包括变压器、电转气设备、燃气轮机、燃气锅炉、电锅炉、电制冷机和吸收式制冷机，其中，
所述变压器的数学模型为：
式中：
为变压器在时刻t的输出电功率；
为变压器在时刻t的输入电功率；ηTF为变压器的转换效率；
所述电转气设备的数学模型为：
PP2G,g,t＝PP2G,e,tηP2G
式中：PP2G,g,t为电转气在时刻t的输出天然气功率；PP2G,e,t为电转气在时刻t的输入电功率；ηP2G为电转气的能源转换效率；
所述燃气轮机的数学模型为：
PGT,e,t＝PGT,g,tηGT,e
PGT,h,t＝PGT,g,tηGT,h
PGT,h,t＝PGT,e,tRGT
式中：PGT,g,t为燃气轮机在时刻t的输入天然气功率；PGT,e,t和PGT,h,t分别为燃气轮机在时刻t的输出电功率和输出热功率；ηGT,e和ηGT,h分别为燃气轮机气转电效率和气转热效率；RGT为燃气轮机热电比系数；
所述燃气锅炉的数学模型为：
PGB,h,t＝PGB,g,tηGB
式中：PGB,h,t为燃气锅炉在时刻t的输出热功率；PGB,g,t为燃气锅炉在时刻t的输入天然气功率；ηGB为燃气锅炉的能源转换效率；
所述电锅炉的数学模型为：
PEB,h,t＝PEB,e,tηEB
式中：PEB,h,t为电锅炉在时刻t的输出热功率；PEB,e,t为电锅炉在时刻t的输入电功率；ηEB为电锅炉的能源转换效率；
所述电制冷机的数学模型为：
PEC,c,t＝PEC,e,tηEC
式中：PEC,c,t为电制冷机在时刻t的输出冷功率；PEC,e,t为电制冷机在时刻t的输入电功率；ηEC为电制冷机效率；
所述吸收式制冷机的数学模型为：
PAC,c,t＝PAC,h,tηAC
式中：PAC,c,t为吸收式制冷机在时刻t的输出冷功率；PAC,h,t为吸收式制冷机在时刻t的输入热功率；ηAC为吸收式制冷机效率。
进一步地，所储能设备的数据模型为：
式中：Pt ch和Pt dis分别是储能设备在时刻t的充、放能功率；
是代表充放能状态的二进制变量，1代表充能，0代表放能；nES为储能设备数量；
和
分别是充、放能功率的上限值；
是储能设备在时刻t的容量；ηch和ηdis分别是充、放能效率；Δt是时间间隔；EES是储能设备额定功率；
和S分别为储能设备容量上、下限系数。
进一步地，所述规划总成本包括能源设备投资成本和系统运行成本。
进一步地，所述能源设备投资成本Cinv的计算公式为：
所述系统运行成本Cop的计算公式为：
式中：V为候选能源设备集合；v为候选能源设备类型编号；w为能源设备编号；
为类型为v、编号为w的能源设备的单位投资成本；Pv,w为类型为v、编号为w的能源设备的额定功率；Xv,w为类型为v、编号为w的能源设备的建设数量；r为年利率；y为规划年数；D为典型日集合；d为典型日编号；T为时间段集合；t为时间段编号；θd为典型日d权重系数；
为购买电功率值；
为购电单价；
为购买天然气功率值；
为购买天然气单价；Δt为时间间隔。
进一步地，所述功率平衡约束表示为：
PGT,h,t+PGB,h,t+PEB,h,t＝Lh,t+PAC,h,t
PEC,c,t+PAC,c,t＝Lc,t
式中：PPV,e,t为光伏在时刻t的输出功率；
为变压器在时刻t的输出电功率；PGT,e,t和PGT,h,t分别为燃气轮机在时刻t的输出电功率和输出热功率；PEC,e,t为电制冷机在时刻t的输入电功率；PEB,e,t为电锅炉在时刻t的输入电功率；PP2G,e,t为电转气在时刻t的输入电功率；Le,t为系统在时刻t的电负荷功率；
和
分别为电储能在时刻t的充、放电功率；
为系统在时刻t的外购天然气功率；PP2G,g,t为电转气在时刻t的输出天然气功率；PGB,g,t为燃气锅炉在时刻t的输入天然气功率；PGT,g,t为燃气轮机在时刻t的输入天然气功率；Lg,t为系统在时刻t的气负荷功率；
和
分别为储气罐在时刻t的充、放能功率；PEB,h,t为电锅炉在时刻t的输出热功率；Lh,t为系统在时刻t的热负荷功率；PAC,h,t为吸收式制冷机在时刻t的输入热功率；PEC,c,t为电制冷机在时刻t的输出冷功率；PAC,c,t为吸收式制冷机在时刻t的输出冷功率；Lc,t为系统在时刻t的冷负荷功率；
所述设备建设数量约束表示为：
式中：Xv,w为类型为v、编号为w的能源设备的建设数量，
为对应的数量上限；
所述设备出力约束表示为：
式中：Pv,w,t为类型为v、编号为w的能源设备在时刻t的输出功率；
为类型为v、编号为w的能源设备的出力上限；
所述清洁能源出力约束包括光伏出力约束，表示为：
式中：PPV,e,t为光伏在时刻t的输出功率；
为光伏的出力上限。
进一步地，所述能源设备运行约束包括能源转换设备运行约束和储能设备运行约束。
本发明还提供一种考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划系统，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述低碳综合能源系统优化规划方法的指令。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明构建具有清洁能源接入的综合能源系统典型结构，对综合能源系统中的各类能源设备进行考虑，构建以规划总成本最低为目标的综合能源系统最优规划模型，能够准确有效地对能源设备的最优配置容量进行优化，能够实现综合能源系统多类能源设备的规划配置，满足系统各类能源需求，保证系统的安全稳定和经济运行。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为IES典型结构示意图；
图3为典型日多能负荷及光伏系数曲线；
图4为场景1下典型日的电功率、天然气功率平衡情况示意图；
图5为场景2下典型日的电功率、天然气功率平衡情况示意图；
图6为场景3下典型日的电功率、天然气功率平衡情况示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供一种考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法，包括以下步骤：S1、构建具有清洁能源接入的综合能源系统典型结构，含电、气、热、冷四种能源和多种能源设备；S2、基于所述典型结构中各类能源设备的运行特征，进行抽象化，建立所述能源设备的数学模型；S3、以规划总成本最低为目标建立综合能源系统最优规划模型，所述最优规划模型采用的约束条件包括功率平衡约束、设备建设数量约束、设备出力约束、清洁能源出力约束和基于所述数学模型构建的能源设备运行约束；S4、求解所述最优规划模型获得各类能源设备的最优配置容量。该方法能够实现综合能源系统多类能源设备的规划配置，满足系统各类能源需求，保证系统的安全稳定和经济运行。
一、综合能源系统典型结构
含有电、气、热、冷四种能源的综合能源系统(integrated energy system,IES)典型结构如图2所示。IES主要包括三个部分：能量输入、能量转换和储存以及能量利用。IES通过上级电网、上级气网和光伏获得能源，通过能源转换、存储设备将能源进行变换与存储，最终将能源传输给用户。电力负荷由经变压器连接的上级电网、光伏、燃气轮机和电储能供能。当系统电能充足时，电储能充电以储存多余电能，当电能不足时，电储能放电以提供电能供应。热负荷由燃气轮机、燃气锅炉和电锅炉供能。冷负荷由电制冷机和吸收式制冷机供能。气负荷由上级气网、电转气和储气罐供能。
二、能源设备建模
2.1能源转换设备
能源转换设备实现了能源的耦合和转换，图2中的能源转换设备具体建模如下：
(1)变压器
变压器是输配电的基础设备，具有电压变换、电流变换、阻抗变换等作用，其输入、输出电功率的关系可建模如下：
式中：
为变压器在时刻t的输出电功率；
为变压器在时刻t的输入电功率；ηTF为变压器的转换效率。
(2)电转气
电转气技术利用电能产生天然气，加强了电力系统与天然气系统之间的耦合作用，电转气可建模如下：
PP2G,g,t＝PP2G,e,tηP2G (2)
式中：PP2G,g,t为电转气在时刻t的输出天然气功率；PP2G,e,t为电转气在时刻t的输入电功率；ηP2G为电转气的能源转换效率。
(3)燃气轮机
燃气轮机消耗天然气输出电能和热能，假设其工作在定热电比模式，可建模如下：
PGT,e,t＝PGT,g,tηGT,e (3)
PGT,h,t＝PGT,g,tηGT,h (4)
PGT,h,t＝PGT,e,tRGT (5)
式中：PGT,g,t为燃气轮机在时刻t的输入天然气功率；PGT,e,t和PGT,h,t分别为燃气轮机在时刻t的输出电功率和输出热功率；ηGT,e和ηGT,h分别为燃气轮机气转电效率和气转热效率；RGT为燃气轮机热电比系数。
(4)燃气锅炉
燃气锅炉燃烧天然气产生热能，是天然气系统和热力系统之间的耦合元件。燃气锅炉输入天然气功率与输出热功率的关系如下：
PGB,h,t＝PGB,g,tηGB (6)
式中：PGB,h,t为燃气锅炉在时刻t的输出热功率；PGB,g,t为燃气锅炉在时刻t的输入天然气功率；ηGB为燃气锅炉的能源转换效率。
(5)电锅炉
电锅炉将电能转化为热能，其可建模如下：
PEB,h,t＝PEB,e,tηEB (7)
式中：PEB,h,t为电锅炉在时刻t的输出热功率；PEB,e,t为电锅炉在时刻t的输入电功率；ηEB为电锅炉的能源转换效率。
(6)电制冷机
电制冷机通过消耗电能来生成冷能，具体建模如下所示：
PEC,c,t＝PEC,e,tηEC (8)
式中：PEC,c,t为电制冷机在时刻t的输出冷功率；PEC,e,t为电制冷机在时刻t的输入电功率；ηEC为电制冷机效率。
(7)吸收式制冷机
吸收式制冷机通过消耗热能来产生冷能，具体建模如下所示：
PAC,c,t＝PAC,h,tηAC (9)
式中：PAC,c,t为吸收式制冷机在时刻t的输出冷功率；PAC,h,t为吸收式制冷机在时刻t的输入热功率；ηAC为吸收式制冷机效率。
2.2能源存储设备
能源存储设备通过其灵活的充放能行为可以缓解IES的供需矛盾，储能设备可建模如下：
式中：Pt ch和Pt dis分别是储能设备在时刻t的充、放能功率；
是代表充放能状态的二进制变量，1代表充能，0代表放能；nES为储能设备数量；
和
分别是充、放能功率的上限值；
是储能设备在时刻t的容量；ηch和ηdis分别是充、放能效率；Δt是时间间隔；EES是储能设备额定功率；
和S分别为储能设备容量上、下限系数。
三、综合能源系统最优规划模型
3.1目标函数
本实施例所建立的IES最优规划模型以系统总成本最低为目标，具体如下所示：
min C＝Cinv+Cop (14)
式中：C为IES规划期内总成本；Cinv和Cop分别为能源设备投资成本和系统运行成本。
Cinv和Cop的计算公式如下所示：
式中：V为候选能源设备集合；v为候选能源设备类型编号；w为能源设备编号；
为类型为v、编号为w的能源设备的单位投资成本；Pv,w为类型为v、编号为w的能源设备的额定功率；Xv,w为类型为v、编号为w的能源设备的建设数量；r为年利率；y为规划年数；D为典型日集合；d为典型日编号；T为时间段集合；t为时间段编号；θd为典型日d权重系数；
为购买电功率值；
为购电单价；
为购买天然气功率值；
为购买天然气单价；Δt为时间间隔。
3.2约束条件
(1)功率平衡约束
IES的电、气、热、冷母线分别需满足如下功率平衡约束：
PGT,h,t+PGB,h,t+PEB,h,t＝Lh,t+PAC,h,t (19)
PEC,c,t+PAC,c,t＝Lc,t (20)
式中：PPV,e,t为光伏在时刻t的输出功率；Le,t为系统在时刻t的电负荷功率；
和
分别为电储能在时刻t的充、放电功率；
为系统在时刻t的外购天然气功率；Lg,t为系统在时刻t的气负荷功率；
和
分别为储气罐在时刻t的充、放能功率；Lh,t为系统在时刻t的热负荷功率；Lc,t为系统在时刻t的冷负荷功率。
(2)设备建设数量约束
受场地等实际因素限制，各类能源设备的新建数量必须满足以下约束：
式中：
为类型为v、编号为w的能源设备的建设数量上限。
(3)设备出力约束
为保证系统的安全稳定运行和设备的正常稳定工作，能源设备的输出功率必须低于其上限值：
式中：Pv,w,t为类型为v、编号为w的能源设备在时刻t的输出功率；
为类型为v、编号为w的能源设备的出力上限。
(4)光伏出力约束
IES中光伏出力需不高于其上限值：
式中：PPV,e,t为光伏在时刻t的输出功率；
为光伏的出力上限。
(5)能源转换设备运行约束
系统中的能源转换设备需满足如式(1)-式(9)所示约束。
(6)能源存储设备运行约束
系统中的能源存储设备需满足如式(10)-式(13)所示约束。
四、应用分析
以图2所示的IES为例进行算例分析。设置10种待规划能源设备，其具体参数如表1所示；设置峰、平、谷时段的电价分别为1.09元/kWh、0.62元/kWh和0.34元/kWh；天然气价格为0.2395元/kWh。典型日多能负荷及光伏系数曲线如图3所示。为了研究光伏接入和天然气价格对IES规划结果的影响，设置以下3个场景：
场景1：考虑光伏的接入，天然气价格为0.2395元/kWh；
场景2：不考虑光伏的接入，天然气价格为0.2395元/kWh；
场景3：考虑光伏的接入，天然气价格为0.3814元/kWh。
表1待规划能源设备参数
三种场景下的规划成本见表2，规划方案见表3，三种场景下典型日的电功率、天然气功率平衡情况分别见图4、5、6。
通过对比场景1和场景2的规划结果，我们可以看出，除了光伏配置容量不同外，其他能源设备在这两种场景下的规划结果是相同的，其中电转气和电锅炉由于经济性不高并未投建。尽管光伏并网增加了投资成本，但它降低了向上级网络的购能成本，进而降低了总规划成本。此外，从图4和图5可以看出，当系统中未接入光伏时，系统中电负荷仅由外购电、电储能和燃气轮机供能，尤其在夏季的白天，由于没有光伏供电，外购电量有明显增加。
通过对比场景1和场景3的规划结果，我们可以看出，当天然气价格上涨时，在对比下电能则更加经济，变压器配置容量增加，消耗天然气的燃气轮机不再投建，消耗天然气的燃气锅炉配置容量减少，电制冷机配置容量增加，吸收式制冷机不再投建，电锅炉由不投建变化为配置容量0.72MW，电转气由于价格昂贵同样未投建。进一步通过表2、图4和图6可以看出，当天然气价格上涨时，由于系统中消耗天然气的设备配置减少，系统天然气总负荷减少，因而外购天然气有明显减少，进而降低了外购天然气成本；但系统中消耗电能的设备配置增加，外购电能有明显增加，进而增加了外购电成本；此外，设备投资成本也有所增加，最终导致规划总成本增加。
表2不同场景下的规划成本
表3不同场景下的规划方案
| 设备类型 | 场景1 | 场景2 | 场景3 |
| 光伏 | 0.6MW | 0 | 0.6MW |
| 变压器 | 2MW | 2MW | 4MW |
| 电转气 | 0 | 0 | 0 |
| 电锅炉 | 0 | 0 | 0.72MW |
| 燃气锅炉 | 6.5MW | 6.5MW | 5.2MW |
| 燃气轮机 | 2MW | 2MW | 0 |
| 电制冷机 | 1.5MW | 1.5MW | 1.6MW |
| 吸收式制冷机 | 0.36MW | 0.36MW | 0 |
| 电储能 | 3MWh | 3MWh | 3MWh |
| 储气罐 | 1.5MWh | 1.5MWh | 1.5MWh |
上述方法如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在另一实施方式中，提供一种考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划系统，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述低碳综合能源系统优化规划方法的指令。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
构建具有清洁能源接入的综合能源系统典型结构；
基于所述典型结构中各类能源设备的运行特征，建立所述能源设备的数学模型；
以规划总成本最低为目标建立综合能源系统最优规划模型，所述最优规划模型采用的约束条件包括功率平衡约束、设备建设数量约束、设备出力约束、清洁能源出力约束和基于所述数学模型构建的能源设备运行约束；
求解所述最优规划模型获得各类能源设备的最优配置容量。
2.根据权利要求1所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法，其特征在于，所述综合能源系统典型结构含有电、气、热、冷四种能源，并设置有多种能源设备。
3.根据权利要求1所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法，其特征在于，所述能源设备包括能源转换设备和储能设备。
4.根据权利要求3所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法，其特征在于，所述能源转换设备包括变压器、电转气设备、燃气轮机、燃气锅炉、电锅炉、电制冷机和吸收式制冷机，其中，
所述变压器的数学模型为：
式中：
为变压器在时刻t的输出电功率；
为变压器在时刻t的输入电功率；ηTF为变压器的转换效率；
所述电转气设备的数学模型为：
PP2G,g,t＝PP2G,e,tηP2G
式中：PP2G,g,t为电转气在时刻t的输出天然气功率；PP2G,e,t为电转气在时刻t的输入电功率；ηP2G为电转气的能源转换效率；
所述燃气轮机的数学模型为：
PGT,e,t＝PGT,g,tηGT,e
PGT,h,t＝PGT,g,tηGT,h
PGT,h,t＝PGT,e,tRGT
式中：PGT,g,t为燃气轮机在时刻t的输入天然气功率；PGT,e,t和PGT,h,t分别为燃气轮机在时刻t的输出电功率和输出热功率；ηGT,e和ηGT,h分别为燃气轮机气转电效率和气转热效率；RGT为燃气轮机热电比系数；
所述燃气锅炉的数学模型为：
PGB,h,t＝PGB,g,tηGB
式中：PGB,h,t为燃气锅炉在时刻t的输出热功率；PGB,g,t为燃气锅炉在时刻t的输入天然气功率；ηGB为燃气锅炉的能源转换效率；
所述电锅炉的数学模型为：
PEB,h,t＝PEB,e,tηEB
式中：PEB,h,t为电锅炉在时刻t的输出热功率；PEB,e,t为电锅炉在时刻t的输入电功率；ηEB为电锅炉的能源转换效率；
所述电制冷机的数学模型为：
PEC,c,t＝PEC,e,tηEC
式中：PEC,c,t为电制冷机在时刻t的输出冷功率；PEC,e,t为电制冷机在时刻t的输入电功率；ηEC为电制冷机效率；
所述吸收式制冷机的数学模型为：
PAC,c,t＝PAC,h,tηAC
式中：PAC,c,t为吸收式制冷机在时刻t的输出冷功率；PAC,h,t为吸收式制冷机在时刻t的输入热功率；ηAC为吸收式制冷机效率。
5.根据权利要求3所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法，其特征在于，所储能设备的数据模型为：
式中：
和
分别是储能设备在时刻t的充、放能功率；
是代表充放能状态的二进制变量，1代表充能，0代表放能；nES为储能设备数量；
和
分别是充、放能功率的上限值；
是储能设备在时刻t的容量；ηch和ηdis分别是充、放能效率；Δt是时间间隔；EES是储能设备额定功率；
和S分别为储能设备容量上、下限系数。
6.根据权利要求1所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法，其特征在于，所述规划总成本包括能源设备投资成本和系统运行成本。
7.根据权利要求6所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法，其特征在于，所述能源设备投资成本Cinv的计算公式为：
所述系统运行成本Cop的计算公式为：
式中：V为候选能源设备集合；v为候选能源设备类型编号；w为能源设备编号；
为类型为v、编号为w的能源设备的单位投资成本；Pv,w为类型为v、编号为w的能源设备的额定功率；Xv,w为类型为v、编号为w的能源设备的建设数量；r为年利率；y为规划年数；D为典型日集合；d为典型日编号；T为时间段集合；t为时间段编号；θd为典型日d权重系数；
为购买电功率值；
为购电单价；
为购买天然气功率值；
为购买天然气单价；Δt为时间间隔。
8.根据权利要求1所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法，其特征在于，所述功率平衡约束表示为：
PGT,h,t+PGB,h,t+PEB,h,t＝Lh,t+PAC,h,t
PEC,c,t+PAC,c,t＝Lc,t
式中：PPV,e,t为光伏在时刻t的输出功率；
为变压器在时刻t的输出电功率；PGT,e,t和PGT,h,t分别为燃气轮机在时刻t的输出电功率和输出热功率；PEC,e,t为电制冷机在时刻t的输入电功率；PEB,e,t为电锅炉在时刻t的输入电功率；PP2G,e,t为电转气在时刻t的输入电功率；Le,t为系统在时刻t的电负荷功率；
和
分别为电储能在时刻t的充、放电功率；
为系统在时刻t的外购天然气功率；PP2G,g,t为电转气在时刻t的输出天然气功率；PGB,g,t为燃气锅炉在时刻t的输入天然气功率；PGT,g,t为燃气轮机在时刻t的输入天然气功率；Lg,t为系统在时刻t的气负荷功率；
和
分别为储气罐在时刻t的充、放能功率；PEB,h,t为电锅炉在时刻t的输出热功率；Lh,t为系统在时刻t的热负荷功率；PAC,h,t为吸收式制冷机在时刻t的输入热功率；PEC,c,t为电制冷机在时刻t的输出冷功率；PAC,c,t为吸收式制冷机在时刻t的输出冷功率；Lc,t为系统在时刻t的冷负荷功率；
所述设备建设数量约束表示为：
式中：Xv,w为类型为v、编号为w的能源设备的建设数量，
为对应的数量上限；
所述设备出力约束表示为：
式中：Pv,w,t为类型为v、编号为w的能源设备在时刻t的输出功率；
为类型为v、编号为w的能源设备的出力上限；
所述清洁能源出力约束包括光伏出力约束，表示为：
式中：PPV,e,t为光伏在时刻t的输出功率；
为光伏的出力上限。
9.根据权利要求3所述的考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划方法，其特征在于，所述能源设备运行约束包括能源转换设备运行约束和储能设备运行约束。
10.一种考虑清洁能源的低碳综合能源系统优化规划系统，其特征在于，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-9任一所述低碳综合能源系统优化规划方法的指令。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN115049149A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-09-13 | 天津泰达滨海清洁能源集团有限公司 | 一种综合能源系统容量优化配置与优化调度方法 |
| CN115795881A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-03-14 | 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 | 一种综合能源系统储热装置规划方法及系统 |
-
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- 2021-12-09 CN CN202111495601.0A patent/CN114255137A/zh active Pending
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| CN115795881B (zh) * | 2022-11-21 | 2024-03-29 | 国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司 | 一种综合能源系统储热装置规划方法及系统 |
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