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专利号: 2022100372136
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.考虑碳排放量的区域分布式多能源系统多目标规划方法,分布式多能源系统包括电力系统、天然气系统和热力系统,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1:确定分布式多能源系统项目建设规划周期内的负荷类型;

步骤2:建立分布式多能源系统多目标容量配置规划模型,以达到最优容量配置为目的;

所述步骤2包括建立目标函数I和目标函数II,具体按照以下步骤实施:步骤2.1:建立整个项目规划周期内投资和模拟运行函数,作为目标函数I;

所述目标函数I如式(1)所示:

式(1)中, 表示分布式综合能源站的年建设投资费用, 表示分布式综合能源站的年运行费用总和, 为项目规划末期的设备残值费用;

步骤2.2:建立整个项目规划周期内系统碳排放量表征函数,以达到碳排放最小,作为目标函数II;

分布式多能源系统中能源站内碳排放来源包括以下部分:从上级天然气网络购买单位气功率中转化的 的排放量,从上级配电网中购买单位电功率转化的 的排放量以及分布式能源站中CHP、GB的单位输出功率的 排放量,目标函数II如下式所示:式(10)中, 、 分别表示 时刻分布式能源站 中CHP和GB设备输入的气功率, 、 分别表示 时刻配电网和天然气网络向分布式能源站 输入的电功率和气功率, 、 、 分别表示天然气、电力、热力系统在使用过程中有害气体的排放系数;

步骤3:建立确保本发明所建立的分布式多能源系统安全运行的约束条件;

步骤4:在保证分布式多能源系统安全运行的约束条件下,对待规划的考虑碳排放量的城区依照分布式多能源系统多目标容量配置规划模型进行求解,实现分布式多能源系统多目标规划。

2.根据权利要求1所述的考虑碳排放量的区域分布式多能源系统多目标规划方法,其特征在于,所述步骤1的负荷类型包括电负荷、热负荷、冷负荷。

3.根据权利要求1所述的考虑碳排放量的区域分布式多能源系统多目标规划方法,其特征在于,所述分布式综合能源站的年建设投资费用计算式如下:式(2)‑(3)中, 表示分布式能源站集合, 表示分布式能源站中候选规划设备的类型, 表示 型候选设备的单位投资成本, 表示分布式能源站 中 型规划候选设备的安装容量, 表示投资费用 的等年值系数,表示设备的折现率, 表示项目的规划周期。

4.根据权利要求1所述的考虑碳排放量的区域分布式多能源系统多目标规划方法,其特征在于,所述分布式综合能源站的年运行费用总和计算式如下:式(4)中, 表示第 典型场景日的天数, 表示典型场景日 的系统年运行成本;

式(5)中, 表示典型场景日 下分布式能源站 在 时刻的系统运行维护成本,计算式如下:式(6)中, 、 、 、 、 、 分别表示CHP、P2G、GB、DG、AC、EC的单位运行维护成本; 表示分布式能源削减的单位惩罚成本; 、 分别表示 时刻分布式能源站 中热电联产机组和燃气锅炉输入的天然气量; 、 分别表示 时刻分布式能源给能源站 输出的有功功率和削减量、 表中分布式能源站 中AC在 时刻吸收的来自CHP机组的热量; 、 分别表示 时刻能源站 中储能单元EES的充放电功率;

表示分布式能源站 中P2G设备在 时刻输入的有功功率;

式(5)中, 表示典型场景日 下分布式能源站 在 时刻的天然气购置成本,计算式如下:式(7)中, 表示天然气网络供给分布式能源站的天然气单价, 表示 时刻分布式能源站 在天然气网络的购气量;

式(5)中, 表示典型场景日 下分布式能源站 在 时刻的电能量交互成本,计算式如下:式(8)中, 、 分别表示 时刻分布式能源站 从电网买电和向用户售电的单位电价, 、 分别表示 时刻电网向分布式能源站 输入的功率和分布式能源站 向电力用户输入的功率,式(9)中, 表示设备残值系数,取值为0.05。

5.根据权利要求1所述的考虑碳排放量的区域分布式多能源系统多目标规划方法,其特征在于,所述步骤3的约束条件包括电、气、热、冷不同形式的多能源平衡约束以及站内设备的运行约束。

6.根据权利要求5所述的考虑碳排放量的区域分布式多能源系统多目标规划方法,其特征在于,所述设备的运行约束具体如下:CHP机组安全运行约束:

式(11)‑(12)中, 表示分布式能源站 中CHP机组 时刻出入的天然气功率, 、分别表示分布式能源站 中CHP机组 时刻发电功率和产热功率, 、 分别表示CHP机组的发电和产热的效率;

GB的安全运行约束条件:

式(14)‑(15)中, 表示 时刻分布式能源站 内GB消耗的气功率, 表示GB的热效率, 表示分布式能源站所配置的GB的最大容量;

电转气设备的安全运行约束:

式(16)‑(17)中, 表示 时刻分布式能源站 内P2G设备输入电功率, 表示P2G设备的将电能转化为天然气效率, 表示对应的P2G设备所产生的天然气的量, 表示在规划阶段P2G设备配置的最大容量;

吸收式制冷装置的安全运行约束:

式(18)‑(19)中, 表示 时刻分布式能源站 内AC装置吸收的热功率, 表示AC装置吸收制冷的效率, 表示对应AC装置所输出的冷功率, 表示分布式能源站中在规划阶段所安装的吸收式制冷装置的最大容量;

电制冷装置EC的安全运行约束条件:

式(20)‑(21)中, 表示 时刻分布式能源站 内EC装置所消耗的电功率, 表示电制冷装置的制冷转化效率, 表示对应的EC装置输出的冷功率, 表示分布式能源站中在规划阶段所安装的电制冷装置的最大容量;

风电机组安全运行约束条件:

式(22)‑(23)中, 表示分布式能源站j在t时刻风电机组的出力, 表示t时刻风功率因子, 表示单个风机的机组容量, 表示能源站处安装的风机的个数, 表示能源站处所安装的风机的最大个数。

7.根据权利要求5所述的考虑碳排放量的区域分布式多能源系统多目标规划方法,其特征在于,所述多能源平衡约束具体如下:分布式能源站内电功率平衡:

式(24)中, 表示t时刻分布式能源站j从配电网输入的电功率;

分布式能源站内气功率平衡:

式(25)中, 表示分布式能源站j从配气网接收的气功率, 表示分布式能源站j中电转设备产生的天然气, 、 、 分别表示负荷、热电联产机组和燃气锅炉所消耗的气功率;

分布式能源站内热功率平衡:

式(26)中, 表示 时刻分布式能源站 所消耗的负荷;

分布式能源站内冷功率平衡:

式(27)中, 表示 时刻分布式能源站 所消耗的冷负荷。

8.根据权利要求1所述的考虑碳排放量的区域分布式多能源系统多目标规划方法,其特征在于,所述步骤4具体为,对目标函数I和目标函数II设置优先级,以整个项目规划周期内投资和运行成本为主要优先级,以整个项目规划周期内系统碳排放量为次优先级,即目标函数I优先级高于目标函数II;在保证系统安全运行的条件下,使得整个项目规划周期内的投资和运行成本最小,在满足终端用户负荷需求的情况下,还使得系统的碳排放量最小,得出分布式系统能源站内设备容量的最优配置,实现分布式多能源系统多目标规划。