[发明专利]一种可再生能源冷热电联供能量优化调度系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于冷热电三联供领域，涉及一种基于可再生能源的冷热电联供系统，尤其涉及一种可再生能源冷热电联供能量优化调度系统与方法。

背景技术

能源紧缺和环境污染已成为亟待解决的重大社会问题。据预测，2030年我国能源缺口约为2.5×10⁸吨标准煤，2050年将达到4.6×10⁸吨标准煤。另一方面，我国现行以火电为主的供能方式能源利用效率低下，浪费严重。更为严重的是，化石燃料燃烧过程中产生的大量有害物使得大气质量日渐恶化，雾霾等极端恶劣天气频发，据测算80％PM2.5污染问题与能源有关。以上种种迹象深刻表明传统能源供应形式存在严重缺陷，已成为阻碍人类文明发展的绊脚石，建立新型高效、低排放供能方式已是刻不容缓。

分布式冷热电联供系统是一种基于能源梯级利用原理，集制冷、供热(采暖和供热水)和发电于一体的多联产系统。系统安装在用户附近，“就地取能，即发即用”，近距离供应冷、热、电和生活热水，实现了发电过程余热的有效回收和梯级利用，切实提高了能源的综合利用效率，同时大幅降低了SOx、NOx和CO₂等污染物的排放。因此，分布式冷热电联供将无可置疑地成为能源技术发展的重要方向。

世界发达国家高度重视分布式供能技术的发展，美国、欧盟和日本等国家都已将其视为21世纪能源领域的优先发展方向之一，并予以大力支持。欧美国家在近20年的新建建筑中大量使用天然气冷热电联供系统，总能效率达到80％-90％，同时实现了约20％的CO₂减排率。我国作为世界第二大能源消费国，近年来推出了一系列重大举措，以国家意志大力推进。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》已将分布式能源列为国家大力培育和发展的战略性新兴产业。各地方政府也积极出台针对分布式能源利用的政策与规划，如《上海市能源发展“十二五”规划》和《上海市电力发展“十二五”规划》中提出，在医院、宾馆、商场等商用建筑等领域积极发展区域热电联供和分布式供能系统。遗憾的是，目前分布式供能系统大多以天然气为燃料，虽然与传统火电相比，CO₂排放量约为燃煤电厂的42％，NOx排放量不到燃煤电厂的20％。但是，快速增长的用气需求与有限的天然气资源存在矛盾，再者天然气仍属有限化石燃料，无法充分彰显分布式能源的优势。我国已明确提出并向国际社会承诺，2020年非化石能源占一次能源消费比重达15％左右的目标。因此，大力开发可再生能源分布式冷热电联供系统是根本之道。

公告号CN1945472A的中国发明专利公开了一种冷热电三联供系统集中优化控制方法，但该发明的方法仅采集供能系统终端设备信息，不涉及负荷系统信息的采集，因此无法实现全局范围内能量生产和需求之间的最优匹配。申请号201010147996.0的发明专利公开了一种冷热电三联供设备能效优化调度系统，但未涉及可再生能源、储能、可调度负荷以及电与热/冷能量的多时间尺度协调控制。申请号201110398221.5的发明专利公开了一种燃气型冷热电联供系统的优化调度装置及方法，但未涉及负荷信息的采集与控制、储能、可再生能源与负荷的预测、多时间尺度协调控制等。

发明内容

本发明的目的是为了解决系统运行过程中，维持供能系统和负荷需求之间以及冷热电能量之间的最佳平衡状态，提供了一种可再生能源冷热电联供能量优化调度系统与方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种可再生能源冷热电联供能量优化调度系统，包括：

能量生产监控模块：用于采集并监控可再生能源冷热电联供系统的现场供能单元的信息；

储能监控模块：用于采集并监控可再生能源冷热电联供系统的现场储能单元的信息；

负荷监控模块：用于采集并监控可再生能源冷热电联供系统的现场负荷单元的信息；

能量管理模块：接收并存储能量生产监控模块、储能监控模块和负荷监控模块采集的信息；根据接收的现场供能单元、储能单元以及负荷单元的信息，结合气象及天气信息，采用支持向量机回归方法对系统可再生能源进行短期和/或超短期预测，获得可再生能源的预测功率；采用优化算法对负荷预测进行最优求解，得到日前预测负荷；根据电气价信息、输入参数信息、可再生能源以及负荷的预测信息，设定优化目标以及约束条件，对供能单元、储能单元以及负荷单元的运行状态以及功率进行短期优化和/或超短期优化。

进一步地，所述供能单元包括：可再生能源冷热电联供系统供电设备和供冷/热设备；