[发明专利]一种冷热电联供型微电网优化配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷热电联供型微电网优化配置方法，属于分布式发电技术。

背景技术

如图2所示为典型冷热电联供型微电网架构。原动机一般为燃气轮机、内燃机、微型燃气轮机、燃料电池；图中供冷负荷的设备有吸收式制冷机、直燃式制冷机和电制冷机三种形式，一般取吸收式制冷机和直燃式制冷机组合，或吸收式制冷机和电制冷机组合。冷热电联供型微电网可以同时提供电负荷、热负荷、冷负荷的三种分布式能源利用形式，可实现高达80％的能源利用效率。由于其具有能源利用效率高、能源利用形式多样、能就地解决综合能源需求等特点，可以很好地满足综合能源用户的需求，其研究利用也越来越受到重视。

然而，目前在运行或在建的冷热电联供项目往往由于设备配置比例不合理，使得设备利用率低，且无法达到原理上高达80％的能源利用效率。在联供系统设计时，比较经典的“以热定电”或“以电定热”原则，并不能给出较优的系统配置策略。已投入商业应用的设计软件如DeST和HOMER也只能简单的依据峰值负荷信息和简单的比例原则(如1/3峰值负荷、1/2峰值负荷等)给出系统的设备配置方案和设计。

此外，冷热电联供型微电网供能形式多样，设备种类繁多，设备组合复杂，如何在满足各分产系统的能量需求上，确定并给出联供型微电网系统的最优配置，使系统的稳定性较好、经济性最优，且能源利用效率最高是个难点。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提供一种冷热电联供型微电网优化配置方法，提高一次能源的利用率、设备利用率，并降低系统年运行成本的。

技术方案：一种冷热电联供型微电网优化配置方法，包括如下步骤：

步骤1)，系统层优化：

步骤1.1)，输入给定建筑/项目在典型气象年的冷热电负荷数据；

步骤1.2)，根据所述步骤1.1)的冷热电负荷数据，在分析等效热电比分布、最大等效热电比、平均等效热电比的基础上进行供能设备选型，确定得到冷热电联供型微电网的Z种供能设备选型方案；所述每种供能设备方案包括原动机、燃气锅炉及供冷设备；

步骤1.3)，确定冷热电联供型微电网系统约束条件，针对采用所述步骤1.2)确定的第j种供能设备选型方案，以冷热电联供型微电网全生命周期成本最低为目标函数，采用混合整数规划法对所述目标函数进行求解，得出所述第j种供能设备选型方案中各供能设备的容量；其中，j≤Z，所述目标函数如式(1)：

C＝C_inv+∑∑(c_g+c_e)+∑∑C_opm     式(1)；

其中：C为冷热电联供型微电网的全生命周期总成本，C_inv为冷热电联供型微电网的初期投资建设成本，C_pk为第j种供能设备选型方案中某种供能设备的购买和安装成本，M_k为该种供能设备的数量，N为供能设备种类总数，k≤N，c_g为逐时购买燃料的费用，c_e为逐时购电/售电费用，C_opm为第j种供能设备选型方案中各种供能设备的年运行维护成本；

步骤1.4)，重复所述步骤1.3)，遍历所述Z种供能设备选型方案，得到每种供能设备选型方案中相对应的各供能设备容量；

步骤2)，设备层优化：

步骤2.1)，以所述步骤1)所得的第j种供能设备选型方案中各供能设备的容量为目标值，取该容量目标值的90％～110％为各供能设备的容量取值范围，并在所述容量取值范围内选取实际供能设备组合，设选取得到的实际供能设备组合数为X_j组；

步骤2.2)，根据所述步骤2.1)中所得的X_j组实际供能设备组合，建立第y种实际供能设备组合方案下的设备层优化目标函数：

以第y种实际供能设备组合中每种供能设备实际配置容量与该种供能设备容量目标值之差的平方为加权项，分别乘以该种供能设备的加权系数和供能设备数量修正系数，建立设备层优化目标函数；其中，y≤X_j，设备层优化目标函数如下式：