CN116663832A - 一种多能互补能源系统的控制方法及相关组件 - Google Patents

一种多能互补能源系统的控制方法及相关组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多能互补能源系统的控制方法及相关组件，涉及能源控制领域，基于用户对每种资源的需求，确定多能互补能源系统中的各个产能设备的输出功率和各个储能设备的蓄放能功率，并基于此确定能流平衡约束条件，结合能流平衡约束、各个产能设备的运行约束、每种资源的当前需求量和当前产出量，共同确定各个产能设备的目标输出功率，以此调整多能互补能源系统中的各个产能设备，以便每种输出资源的产出量均满足用户需求。通过建立能流平衡约束和运行约束这双重条件，在保证多能互补能源系统的每种输出资源都满足用户需求的前提上，保证每个产能设备都能在合理的约束下运行，提高了多能互补能源系统的经济性和每个产能设备的稳定性。

Description

一种多能互补能源系统的控制方法及相关组件
技术领域
本发明涉及能源控制领域，特别是涉及一种多能互补能源系统的控制方法及相关组件。
背景技术
多能互补能源系统是一种结合了多种能源供应设备(如风能、太阳能、水能和电能等设备)的系统，通过各个设备互补的方式，为用户提供电、气、热和冷等资源。在实际配置多能互补能源系统时，因为不同能源的投入成本与产出收益之间的比值不同，以及各个设备相互之间存在影响，并且系统在不同工况下的资源需求也会发生变化，使得整个系统的配置优化难度大，难以以合理的成本进行配置。可见，如何使多能互补能源系统合理地工作，保证整个系统的输出可以满足用户需求的前提下还需要保证经济成本不能过高，是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种多能互补能源系统的控制方法及相关组件，在保证多能互补能源系统的每种输出资源都满足用户需求的前提上，保证每个产能设备都能在合理的约束下运行，提高了多能互补能源系统的经济性和每个产能设备的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种多能互补能源系统的控制方法，包括：
确定多能互补能源系统的N种输出资源对应的当前需求量，N为不小于2的整数；
分别判断N种输出资源的当前产出量是否满足对应的所述当前需求量；
若任一为否，确定所述多能互补能源系统中的各个产能设备的输出功率；
确定所述多能互补能源系统中的各个储能设备的蓄放能功率；
基于各个所述输出功率和各个所述蓄放能功率确定所述多能互补能源系统当前的能流平衡约束条件；
基于所述能流平衡约束条件、各个所述产能设备对应的预设运行约束条件、N个所述当前需求量和N个所述当前产出量，共同确定各个所述产能设备的目标输出功率；
基于各个所述目标输出功率调整多能互补能源系统中的各个产能设备，以便N种所述输出资源的产出量均满足对应的所述当前需求量。
一方面，在基于所述能流平衡约束条件、各个所述产能设备对应的预设运行约束条件、N个所述当前需求量和N个所述当前产出量，共同确定各个所述产能设备的目标输入功率之前，还包括：
获取所述多能互补能源系统中的各个产能设备的输入功率；
对于任一个所述产能设备，确定所述产能设备的输入功率与输出功率之间的对应关系；
确定所述产能设备在所述多能互补能源系统中的正在运行的数量；
基于所述数量和所述对应关系确定所述产能设备的最小输入功率和最大输入功率；
将所述最小输入功率和所述最大输入功率之间的功率范围作为所述产能设备对应的预设运行约束条件。
一方面，基于各个所述输出功率和各个所述蓄放能功率确定所述多能互补能源系统当前的能流平衡约束条件，包括：
确定各个所述输出功率与预设购电功率之间的第一和值；
确定各个所述蓄放能功率之间的第二和值；
将所述第一和值与所述第二和值保证一致作为所述能流平衡约束条件，以便后续基于所述能流平衡约束条件调整各个所述输出功率。
一方面，确定所述多能互补能源系统中的各个储能设备的蓄放能功率，包括：
对于任一个所述储能设备，均执行以下步骤：
确定所述储能设备在当前时刻存储的第一能量；
确定所述储能设备在当前时刻的上一时刻存储的第二能量；
基于所述上一时刻与所述当前时刻之间的时间间隔、所述第一能量和所述第二能量之间的差值和所述储能设备的预设自损失能量系数，确定所述储能设备的蓄能功率和放能功率；
将所述蓄能功率和所述放能功率作为所述储能设备的蓄放能功率。
一方面，基于各个所述输出功率和各个所述蓄放能功率确定所述多能互补能源系统当前的能流平衡约束条件，包括：
对于任一个所述储能设备，将所述放能功率保持为负且所述蓄能功率保持为正作为所述能流平衡约束条件，以便后续基于所述能流平衡约束条件调整各个所述输出功率。
一方面，确定所述多能互补能源系统中的各个产能设备的输出功率，包括：
对于任一个所述产能设备，获取所述产能设备的输入功率；
将所述输入效率与预设的能源利用系数的乘积作为所述产能设备的输出功率。
一方面，在基于所述能流平衡约束条件、各个所述产能设备对应的预设运行约束条件、N个所述当前需求量和N个所述当前产出量，共同确定各个所述产能设备的目标输出功率之前，还包括：
确定各个所述产能设备的维护成本、能源消耗成本和环境治理成本；
基于各个所述产能设备对应的所述维护成本、所述能源消耗成本和所述环境治理成本确定所述各个所述产能设备的总运行成本；
基于所述能流平衡约束条件、各个所述产能设备对应的预设运行约束条件、N个所述当前需求量和N个所述当前产出量，共同确定各个所述产能设备的目标输出功率，包括：
基于所述能流平衡约束条件、各个所述产能设备对应的预设运行约束条件、各个所述产能设备的所述总运行成本、N个所述当前需求量和N个所述当前产出量，共同确定各个所述产能设备的目标输出功率。
一方面，还包括：
在组装所述多能互补能源系统之前，确定各个所述产能设备的购买成本和安装成本；
对于任一个所述产能设备，将所述购买成本、所述安装成本、所述维护成本、所述能源消耗成本和所述环境治理成本之间的和作为所述产能设备的总成本；
分别确定N种所述输出资源的预设最大产出量；
基于N种所述预设最大产出量和各个所述产能设备的总成本确定各个所述产能设备在所述多能互补能源系统中的安装数量；
基于各个所述产能设备的安装数量组装所述多能互补能源系统。
本申请还提供一种多能互补能源系统的控制装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述的多能互补能源系统的控制方法的步骤。
本申请还提供一种多能互补能源系统，包括多能互补能源系统本体，还包括如上述的多能互补能源系统的控制装置；
所述多能互补能源系统本体与所述多能互补能源系统的控制装置连接。
本申请的有益效果在于，通过确定多能互补能源系统的多种输出资源对应的当前需求量，分别判断每种输出资源的当前产出量是否满足对应的当前需求量，若有不满足的，则确定多能互补能源系统中的各个产能设备的输出功率和各个储能设备的蓄放能功率，基于各个输出功率和各个蓄放能功率确定多能互补能源系统当前的能流平衡约束条件，基于该条件、各个产能设备的预设运行约束条件、每种资源的当前需求量和每种资源的当前产出量，共同确定各个产能设备的目标输出功率，最后基于各个目标输出功率调整多能互补能源系统中的各个产能设备，以便每种输出资源的产出量均满足对应的当前需求量。通过建立能流平衡约束和运行约束这双重条件，在保证多能互补能源系统的每种输出资源都满足用户需求的前提上，保证每个产能设备都能在合理的约束下运行，提高了多能互补能源系统的经济性和每个产能设备的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为本申请提供的一种多能互补能源系统的控制方法的流程图；
图2为本申请提供的一种多能互补能源系统的结构示意图；
图3为本申请提供的另一种多能互补能源系统的控制方法的流程图；
图4为本申请提供的一种多能互补能源系统的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种多能互补能源系统的控制方法及相关组件，在保证多能互补能源系统的每种输出资源都满足用户需求的前提上，保证每个产能设备都能在合理的约束下运行，提高了多能互补能源系统的经济性和每个产能设备的稳定性。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
随着全球经济的发展，人们对能源的需求也在不断增加。由于传统能源如煤炭和石油的使用对环境造成的影响越来越明显，促使人们开始研究更环保的能源。基于此，多能互补能源系统的应用日渐广泛，多能互补能源系统是一种混合了多种能源的供应系统，利用可再生能源资源如风能、太阳能、水能等，通过互补作用来实现高效的能源利用。同时将电、气、热、冷等多种能源整合到一起进行统一调度，从而实现对能源的高效利用以及提升能源供应系统的整体效益的目的。
多能互补能源系统中的各种设备和产出之间相互影响，不同的工况下对不同能源的需求也会发生变化，这使得多能互补能源系统的设计需要考虑多个因素，包括能源的稳定性、可靠性、经济性等。在现有技术中，通常是根据新能源接入的波动不确定性和峰谷参数的不同，建立一种电能、热能、氢能集成的储能系统及其协调优化配置模型；有相关文献针对包含多个冷热电联供设备的多能源耦合系统，利用场景法处理风光出力不确定性问题，提出了考虑电能交互的多能源系统双层多场景协同优化配置模型。
但是，因为多能互补能源系统的不确定性问题较多，导致对系统的优化配置的难度较大，难以同时兼顾稳定性、可靠性和经济性这三者。
为了解决上述技术问题，请参照图1，图1为本申请提供的一种多能互补能源系统的控制方法的流程图，包括：
S1：确定多能互补能源系统的N种输出资源对应的当前需求量；
需要首先说明的是，多能互补能源系统的输出资源通常包括电能、热能、冷能和天然气能这些常用资源，这是因为多能互补能源系统为了有效利用资源，通常会设置可以利用其他设备的输出资源的设备，例如，多能互补能源系统中设置了火力发电机，因为火力发电机在发电的同时还会产生大量的热，所以可以设置余热锅炉利用火力发电机的发热来烧水，从而得到热水和蒸汽资源。
S2：分别判断N种输出资源的当前产出量是否满足对应的当前需求量；
考虑到在实际应用中，用户在不同时期对于不同资源的需求量不同，例如，在晚上的用电高峰期时对电力资源的需求量增大，在冬天时对热能资源的需求量增大等。因此，对于每一种输出资源，都要检测输出资源的当前产出量是否可以满足用户的需求，若不满足，则需要执行后续步骤，在保证这种输出资源的产出量满足用户需求的前提，还需要保证其他输出资源也满足，而且保有经济性，不亏本输出。
S3：若任一为否，确定多能互补能源系统中的各个产能设备的输出功率；
产能设备指的是利用输入到多能互补能源系统中的资源可以产出用户需要的输出资源的设备，例如发电机等。因为多能互补能源系统中存在多种不同的产能设备，这些产能设备的运行功耗功率、运行成本、转换效率等参数都不相同，因此对应同一种输出资源而言，必然存在某个产能设备比另一个产能设备更有效。因此，需要先确定目前每个产能设备的输出功率，以便后续根据用户的实际需求来对每个产能设备进行调整，提高更有效的产能设备的输出并降低相对无效的产能设备的输出，从而提高多能互补能源系统的经济性。
S4：确定多能互补能源系统中的各个储能设备的蓄放能功率；
为了稳定输出，多能互补能源系统中通常还会设置多种不同的储能设备，例如蓄电池和保温池等，方便在某些产能设备发生短期异常时利用储能设备来稳定输出资源的产出量。
S5：基于各个输出功率和各个蓄放能功率确定多能互补能源系统当前的能流平衡约束条件；
根据储能设备的特性可知，在实际应用中，随着不同产能设备的产出量不同，每个储能设备的蓄能功率和放能功率也会发生变化，为了保证储能设备的正常工作，需要保证蓄能功率大于放能功率，若出现蓄能功率低于放能功率的现象，说明整个多能互补能源系统在某个产出资源上存在亏损。在调整各个产能设备的功率时，为了避免出现亏损的情况，需要根据储能设备的特性来建立一种能流平衡约束条件，令无论怎么调整产能设备都可以保证每个储能设备的蓄能功率大于放能功率，在此基础上再满足用户需求。
S6：基于能流平衡约束条件、各个产能设备对应的预设运行约束条件、N个当前需求量和N个当前产出量，共同确定各个产能设备的目标输出功率；
在对各个产能设备进行调整时，基于上述步骤已经建立了一种能流平衡约束条件，此时再基于每个产能设备的运行约束条件(通常是约束产能设备在合理的输入和输出功率范围内工作，避免产能设备的功率过高而损坏以及功率过低而导致产能设备基本无贡献)建立一种混合整数线性规划模型(MILP，Mixed Integer Linear Programming)，再利用MATLAB通过YALMIP调用CPLEX求解器来求出该模型的有效解，也就是求出各个产能设备的输出功率，使得每个产能设备都满足双重约束条件，整个多能互补能源系统的N种输出资源都满足新的用户需求。
S7：基于各个目标输出功率调整多能互补能源系统中的各个产能设备，以便N种输出资源的产出量均满足对应的当前需求量。
综上，通过确定多能互补能源系统的多种输出资源对应的当前需求量，分别判断每种输出资源的当前产出量是否满足对应的当前需求量，若有不满足的，则确定多能互补能源系统中的各个产能设备的输出功率和各个储能设备的蓄放能功率，基于各个输出功率和各个蓄放能功率确定多能互补能源系统当前的能流平衡约束条件，基于该条件、各个产能设备的预设运行约束条件、每种资源的当前需求量和每种资源的当前产出量，共同确定各个产能设备的目标输出功率，最后基于各个目标输出功率调整多能互补能源系统中的各个产能设备，以便每种输出资源的产出量均满足对应的当前需求量。通过建立能流平衡约束和运行约束这双重条件，在保证多能互补能源系统的每种输出资源都满足用户需求的前提上，保证每个产能设备都能在合理的约束下运行，提高了多能互补能源系统的经济性和每个产能设备的稳定性。
在上述实施例的基础上：
在一些实施例中，在基于能流平衡约束条件、各个产能设备对应的预设运行约束条件、N个当前需求量和N个当前产出量，共同确定各个产能设备的目标输入功率之前，还包括：
获取多能互补能源系统中的各个产能设备的输入功率；
对于任一个产能设备，确定产能设备的输入功率与输出功率之间的对应关系；
确定产能设备在多能互补能源系统中的正在运行的数量；
基于数量和对应关系确定产能设备的最小输入功率和最大输入功率；
将最小输入功率和最大输入功率之间的功率范围作为产能设备对应的预设运行约束条件。
为了合理地确定各个产能设备的运行约束条件，本申请中，需要根据不同产能设备构建不同的数学模型。在此以一个实际例子作为说明，请参照图2，图2为本申请提供的一种多能互补能源系统的结构示意图，若多能互补能源系统中的产能设备分别有天然气内燃机(燃气内燃机)、燃气轮机、热水型燃气锅炉、热水型余热锅炉、溴化锂制冷机、光伏发电机、风力发电机、热泵这8种。
天然气内燃机和燃气轮机的数学模型分别为：
其中，带GE标识的是天然气内燃机的相关参数，GT是燃气轮机的相关参数，为天然气内燃机的发电功率；/>为产热功率；/>为发电效率；/>为产热效率；/>为耗气功率；/>为燃气轮机的发电功率；/>为产热功率；/>为发电效率；/>为产热效率；/>为耗气功率。
内燃机的发电效率与产热效率与机组负荷率、环境温度及当地海拔高度有关。在标准条件下，内燃机的发电效率与产热效率关系常用如下函数表示：
式中，fGE(t)为t时刻天然气内燃机的负荷率，fGT(t)为t时刻燃气轮机的负荷率，F为两者的函数关系。
燃气锅炉的数学模型为：
式中，GB为燃气锅炉的标识，为燃气锅炉输出的热量，/>为消耗的天然气功率，ηGB为供热效率，LHV(Lower Heating Value)为天然气低热值，其物理意义为单位体积的天然气完全燃烧时所放出的热量；BGB(t)为0-1变量，表征燃气锅炉的启停状态；/>为输出热量的下限，/>为输出热量的上限。
余热锅炉的数学模型为：
式中，WB为余热锅炉的标识，为余热锅炉输入的烟气所含热功率；/>为通过余热锅炉转换成的高温高压蒸汽所含热功率；ηWB为余热锅炉的热功率转换系数，为余热锅炉输入烟气所含热功率上限。
制冷机的数学模型为：
式中，AC为制冷剂的标识，为吸收式制冷机输出的制冷功率；COPAC为吸收式制冷机的能效系数，其物理意义为吸收式制冷机制冷运行时的制冷量与有效输入功率之比；/>为输入烟气所含热功率。
光伏发电机和风力发电机的实际出力满足约束条件分别为：
式中，WT和PV分别是光伏发电机和风力发电机的标识， 为各自的实际出力，/>为各自的预估功率。
热泵的数学模型为：
式中，HP为热泵的标识，PHP(t)为热泵的输入功率，COPHP是热泵的能效系数，其物理意义为热泵制热运行时的制热量与有效输入功率之比。式中，a、b和c为回归系数；PLR为负荷率BHP(t)为0-1变量，表示热泵的启停状态，/>为热泵的出力；/>为出力的下限，/>为出力的上限。
根据上述各个产能设备的数学模型，可以初步确定各个产能设备的输出功率的约束都在其对应的Pequi.out.min和Pequi.out.max范围内，进一步的，综合这些数学模型，可以确定出整个多能互补能源系统的运行约束：
式中，i为产能设备的种类，ji为第i种产能设备的容量种类，Ji为第i种产能设备所有容量种类的集合，k为当前所在的时间段，K是全年划分的所有时段的集合，γ表示该产能设备是否运行(0代表否，1代表是)，Slo为各个产能设备的输入能量功率与输出能量功率线性关系式的斜率；Int为各个产能设备的输入能量功率与输出能量功率线性关系式的截距；δ为同一种产能设备内实际处于运行状态的设备台数，n为整个多能互补能源系统中的产能设备的总数；和/>分别为各种产能设备的输入能量功率的下限和上限。
综上，通过计算产能设备的实际运行台数，结合输出功率的约束反推出输入功率的约束，保证每台处于运行状态的产能设备的输入都约束在中。
在一些实施例中，确定多能互补能源系统中的各个产能设备的输出功率，包括：
对于任一个产能设备，获取产能设备的输入功率；
将输入效率与预设的能源利用系数的乘积作为产能设备的输出功率。
结合上述实施例，因为上述实施例中是以8种不同的产能设备作为例子构建了8种不同的数学模型，并给出各自对应的输入和输出约束，但根据实际应用可知，除了这8种产能设备外，多能互补能源系统还可以包括更多其他的产能设备，如水力发电机和蒸汽发电机等。为了统一对各种不同的产能设备进行约束，可以简单地将输入功率乘以一个特定的参数得到输出功率，从而方便后续约束，该参数需要根据产能设备的实际类型具体设置，如上述实施例中的余热锅炉的参数为ηWB，即余热锅炉的热功率转换系数。
在一些实施例中，基于各个输出功率和各个蓄放能功率确定多能互补能源系统当前的能流平衡约束条件，包括：
确定各个输出功率与预设购电功率之间的第一和值；
确定各个蓄放能功率之间的第二和值；
将第一和值与第二和值保证一致作为能流平衡约束条件，以便后续基于能流平衡约束条件调整各个输出功率。
结合上述实施例，为了保证多能互补能源系统的能流平衡，本申请中，有以下公式：
式中，Pgrid为多能互补能源系统从外接电网购买的电功率，PEL为用户的电负荷功率需求；PES为储能设备中的蓄电单元的蓄放电功率，规定蓄电为正，放电为负；PHP为热泵的输入电功率；Pnet为多能互补能源系统从外部热网购买的热功率；PTL为用户的热负荷功率需求；PTS为储能设备中的蓄热装置的蓄放热功率，规定蓄热为正，放热为负；PCL为用户的冷负荷功率需求；c为储能设备中的蓄冷装置的蓄放冷功率，规定蓄冷为正，放冷为负；Pdisp为天然气内燃机的排烟余热中因无法利用而排至大气的量。基于此，将相互之间有联系的各种参数作为同一组，如PCL和PCL都跟制冷有关所以作为一组，然后定义能流约束，使与公式右侧参数相关的产能设备的输出功率的总和至少要等于右边参数的总和，相当于就是多能互补能源系统的每一种输出资源的产出量都正好等于用户需求量加上成本和储能设备的需求量，实现最优化利用能源的目的。
在一些实施例中，确定多能互补能源系统中的各个储能设备的蓄放能功率，包括：
对于任一个储能设备，均执行以下步骤：
确定储能设备在当前时刻存储的第一能量；
确定储能设备在当前时刻的上一时刻存储的第二能量；
基于上一时刻与当前时刻之间的时间间隔、第一能量和第二能量之间的差值和储能设备的预设自损失能量系数，确定储能设备的蓄能功率和放能功率；
将蓄能功率和放能功率作为储能设备的蓄放能功率。
为了确定各个储能设备的蓄能功率，本申请中，可以根据上一时刻的参数计算得到当前时刻的蓄能功率。具体的，对于每一个储能设备，都有以下公式：
式中，可以将t+1时刻作为当前时刻，Q(t+1)为当前时段储存的能量，Q(t)为储能设备在上一时段储存的能量；Δt为t时段到t+1时段的时间间隔；Pcharge(t)为t时段储能设备的蓄能功率，Pdischarge(t)为t时段储能设备的放能功率，通过反推可以得到t时段的蓄放能功率，通常情况下可以直接作为当前时刻的蓄放能功率；μ为储能设备自身向环境散能损失或自损耗的能量系数；ηcharge为储能设备的蓄能效率，ηdischarge为储能设备的放能效率；a、b和c这三个discharge均为蓄能和放能效率的回归系数；Qmin为储能设备的可存储容量下限，Qmax为储能设备的可存储容量上限。
在一些实施例中，基于各个输出功率和各个蓄放能功率确定多能互补能源系统当前的能流平衡约束条件，包括：
对于任一个储能设备，将放能功率保持为负且蓄能功率保持为正作为能流平衡约束条件，以便后续基于能流平衡约束条件调整各个输出功率。
通过保持能流平衡，可以实现能源的梯级利用和多能互补，缓解高峰时段用电紧张，减少运行能耗成本和可再生能源弃用惩罚成本，从而提高整个多能互补能源系统的经济效益和环境效益。
在一些实施例中，在基于能流平衡约束条件、各个产能设备对应的预设运行约束条件、N个当前需求量和N个当前产出量，共同确定各个产能设备的目标输出功率之前，还包括：
确定各个产能设备的维护成本、能源消耗成本和环境治理成本；
基于各个产能设备对应的维护成本、能源消耗成本和环境治理成本确定各个产能设备的总运行成本；
基于能流平衡约束条件、各个产能设备对应的预设运行约束条件、N个当前需求量和N个当前产出量，共同确定各个产能设备的目标输出功率，包括：
基于能流平衡约束条件、各个产能设备对应的预设运行约束条件、各个产能设备的总运行成本、N个当前需求量和N个当前产出量，共同确定各个产能设备的目标输出功率。
维护成本指的是产能设备在正常运行时，持续运行导致的老化或者杂质堆积等问题会导致产能设备的效率下降，为了保证产能设备的输出效率需要定期对产能设备进行维护，维护成本则包括了维护时的人工成本、维护步骤消耗的成本(如购入一些用于维护的消耗品)、维护器件因产能设备停机而导致的输出资源的亏损成本等等。能源消耗成本指的是产能设备在正常运行时单位时间内所消耗的资源，这些资源是多能互补能源系统从外界购买的资源，例如当产能设备为天然气内燃机时，需要消耗天然气来发电，天然气内燃机的能源消耗成本则是消耗的天然气的成本。对于环境治理成本，因为某些产能设备在正常运行时会产生废气，如一氧化碳和二氧化碳，环境治理成本则等价于处理这些废气的成本。综上，因为每种输出资源的利润不同，每种产能设备的总运行成本也不同，因此，请参照图3，图3为本申请提供的另一种多能互补能源系统的控制方法的流程图，考虑如何调整这些产能设备的目标输出功率时，除了要考虑运行约束和能流平衡约束以外，还需要考虑每个产能设备的总运行成本，避免出现多能互补能源系统整体的总运行成本低于总利润的情况发生。
在一些实施例中，还包括：
在组装多能互补能源系统之前，确定各个产能设备的购买成本和安装成本；
对于任一个产能设备，将购买成本、安装成本、维护成本、能源消耗成本和环境治理成本之间的和作为产能设备的总成本；
分别确定N种输出资源的预设最大产出量；
基于N种预设最大产出量和各个产能设备的总成本确定各个产能设备在多能互补能源系统中的安装数量；
基于各个产能设备的安装数量组装多能互补能源系统。
为了提高整个多能互补能源系统的经济性，本申请中，在多能互补能源系统投入使用之前，在考虑需要在多能互补能源系统中设置哪些产能设备时，结合上述实施例，需要考虑每个产能设备的总运行成本，另外还要考虑每个产能设备的价格，以及将这些产能设备安装到多能互补能源系统里的安装成本，需要综合这些因素，并结合用户对多能互补能源系统的各种输出资源的要求，来决定每种产能设备需要在多能互补能源系统中设置几个。具体的，有以下公式：
min{C＝CI+CO+CE+CCE}
式中，C为年度总成本，CI为年投资成本，CO为年维护成本，CE为年能源消耗成本，CCE为年环境治理成本，每种成本的具体计算公式如下：
式中，i为设备种类，ji为第i种设备的容量种类，Ji为第i种设备的所有容量种类的集合，ηAnE为设备的资本回收系数，Ustor和Uequi分别为储能设备和产能设备的单位容量投资和安装成本，Vstor和Vequi分别为储能设备和产能设备的容量，n为产能设备选择的台数；Uequi.EC为产能设备的单位输出能量维护成本，Pequi.out为产能设备的输出能量功率，Uequi.CC为产能设备的单位容量维护成本，Ustor.SC为储能设备的单位维护成本，Qk,i为第i种储能设备中能量在k时段的存储量；k为时段，K为全年划分的所有时段的集合，UEP和UGP分别为购电价格和天然气价格，Pgrid和Pequi.in分别为购电功率和产能设备的输入能量功率，tk为k时段的每年持续小时数；κ为整个多能互补能源系统的碳排放成本，γEP和γGP分别为单位电功率和天然气功率的等值的废气排放因子。
进一步的，还可以加入产能设备的容量约束，限定每种产能设备在多能不糊能源系统中的最大容量，具体如下：
式中γ为二元变量，表示是否选择该设备，0代表不选择，1代表选择；N为对应的产能设备的最大可安装数。
请参照图4，图4为本申请提供的一种多能互补能源系统的控制装置的结构示意图，包括：
存储器21，用于存储计算机程序；
处理器22，用于执行计算机程序时实现如上述的多能互补能源系统的控制方法的步骤。
对于本申请提供的一种多能互补能源系统的控制装置的详细介绍，请参照上述多能互补能源系统的控制方法的实施例，本申请在此不再赘述。
本申请还提供一种多能互补能源系统，包括多能互补能源系统本体，还包括如上述的多能互补能源系统的控制装置；
多能互补能源系统本体与多能互补能源系统的控制装置连接。
对于本申请提供的一种多能互补能源系统的详细介绍，请参照上述多能互补能源系统的控制方法的实施例，本申请在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多能互补能源系统的控制方法，其特征在于，包括：
确定多能互补能源系统的N种输出资源对应的当前需求量，N为不小于2的整数；
分别判断N种输出资源的当前产出量是否满足对应的所述当前需求量；
若任一为否，确定所述多能互补能源系统中的各个产能设备的输出功率；
确定所述多能互补能源系统中的各个储能设备的蓄放能功率；
基于各个所述输出功率和各个所述蓄放能功率确定所述多能互补能源系统当前的能流平衡约束条件；
基于所述能流平衡约束条件、各个所述产能设备对应的预设运行约束条件、N个所述当前需求量和N个所述当前产出量，共同确定各个所述产能设备的目标输出功率；
基于各个所述目标输出功率调整多能互补能源系统中的各个产能设备，以便N种所述输出资源的产出量均满足对应的所述当前需求量。
2.如权利要求1所述的多能互补能源系统的控制方法，其特征在于，在基于所述能流平衡约束条件、各个所述产能设备对应的预设运行约束条件、N个所述当前需求量和N个所述当前产出量，共同确定各个所述产能设备的目标输入功率之前，还包括：
获取所述多能互补能源系统中的各个产能设备的输入功率；
对于任一个所述产能设备，确定所述产能设备的输入功率与输出功率之间的对应关系；
确定所述产能设备在所述多能互补能源系统中的正在运行的数量；
基于所述数量和所述对应关系确定所述产能设备的最小输入功率和最大输入功率；
将所述最小输入功率和所述最大输入功率之间的功率范围作为所述产能设备对应的预设运行约束条件。
3.如权利要求1所述的多能互补能源系统的控制方法，其特征在于，基于各个所述输出功率和各个所述蓄放能功率确定所述多能互补能源系统当前的能流平衡约束条件，包括：
确定各个所述输出功率与预设购电功率之间的第一和值；
确定各个所述蓄放能功率之间的第二和值；
将所述第一和值与所述第二和值保证一致作为所述能流平衡约束条件，以便后续基于所述能流平衡约束条件调整各个所述输出功率。
4.如权利要求1所述的多能互补能源系统的控制方法，其特征在于，确定所述多能互补能源系统中的各个储能设备的蓄放能功率，包括：
对于任一个所述储能设备，均执行以下步骤：
确定所述储能设备在当前时刻存储的第一能量；
确定所述储能设备在当前时刻的上一时刻存储的第二能量；
基于所述上一时刻与所述当前时刻之间的时间间隔、所述第一能量和所述第二能量之间的差值和所述储能设备的预设自损失能量系数，确定所述储能设备的蓄能功率和放能功率；
将所述蓄能功率和所述放能功率作为所述储能设备的蓄放能功率。
5.如权利要求4所述的多能互补能源系统的控制方法，其特征在于，基于各个所述输出功率和各个所述蓄放能功率确定所述多能互补能源系统当前的能流平衡约束条件，包括：
对于任一个所述储能设备，将所述放能功率保持为负且所述蓄能功率保持为正作为所述能流平衡约束条件，以便后续基于所述能流平衡约束条件调整各个所述输出功率。
6.如权利要求1所述的多能互补能源系统的控制方法，其特征在于，确定所述多能互补能源系统中的各个产能设备的输出功率，包括：
对于任一个所述产能设备，获取所述产能设备的输入功率；
将所述输入效率与预设的能源利用系数的乘积作为所述产能设备的输出功率。
7.如权利要求1至6任一项所述的多能互补能源系统的控制方法，其特征在于，在基于所述能流平衡约束条件、各个所述产能设备对应的预设运行约束条件、N个所述当前需求量和N个所述当前产出量，共同确定各个所述产能设备的目标输出功率之前，还包括：
确定各个所述产能设备的维护成本、能源消耗成本和环境治理成本；
基于各个所述产能设备对应的所述维护成本、所述能源消耗成本和所述环境治理成本确定所述各个所述产能设备的总运行成本；
基于所述能流平衡约束条件、各个所述产能设备对应的预设运行约束条件、N个所述当前需求量和N个所述当前产出量，共同确定各个所述产能设备的目标输出功率，包括：
基于所述能流平衡约束条件、各个所述产能设备对应的预设运行约束条件、各个所述产能设备的所述总运行成本、N个所述当前需求量和N个所述当前产出量，共同确定各个所述产能设备的目标输出功率。
8.如权利要求7所述的多能互补能源系统的控制方法，其特征在于，还包括：
在组装所述多能互补能源系统之前，确定各个所述产能设备的购买成本和安装成本；
对于任一个所述产能设备，将所述购买成本、所述安装成本、所述维护成本、所述能源消耗成本和所述环境治理成本之间的和作为所述产能设备的总成本；
分别确定N种所述输出资源的预设最大产出量；
基于N种所述预设最大产出量和各个所述产能设备的总成本确定各个所述产能设备在所述多能互补能源系统中的安装数量；
基于各个所述产能设备的安装数量组装所述多能互补能源系统。
9.一种多能互补能源系统的控制装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述的多能互补能源系统的控制方法的步骤。
10.一种多能互补能源系统，其特征在于，包括多能互补能源系统本体，还包括如权利要求9所述的多能互补能源系统的控制装置；
所述多能互补能源系统本体与所述多能互补能源系统的控制装置连接。
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