[发明专利]一种风光互补的混合能源系统的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源领域，具体涉及一种风光互补的混合能源系统的优化方法。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。近年来，随着能源需求在持续增长，化石能源日趋枯竭，核能发展受到一定限制，能源问题愈来愈成为世界各国面临的一个严峻挑战。此外，电力系统结构在不断老化，用户对电能质量的要求标准越来越高，且面临着环境问题、能源利用效率瓶颈等问题，催生了开发利用可再生能源资源、构建可持续能源系统逐渐成为全社会的共识与必然的发展趋势。例如我国相继出台了《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源发展“十一五”规划》等一系列法规及配套政策措施，发展风力发电和光伏发电为代表的可再生能源已成为调整我国能源战略、节能减排的重要内容。分布式发电所展现出了能就地消化电力，节省输变电投资和运行费用，减少集中输电的线路损耗的优点；且还能与大电网供电互为补充，减少电网容量，改善电网峰谷性能，提高供电可靠性，可减少对环境的污染等优点逐渐受到了广泛关注。

集成光伏和风电等可再生能源发电单元热电联产机组及储能装置的混合能源微网系统可以同时向负荷提供电能和热能，既充分利用了可再生能源又提高了化石能源的利用效率。由于混合能源系统中包含可再生能源发电单元热电联供机组和储能装置，因此需要提供一种考虑可再生能源波动性和负荷热电特性对系统运行的影响的技术方案以满足现有技术的需要。

发明内容

本发明提供一种风光互补的混合能源系统的优化方法，其目的是考虑可再生能源发电机组动态运行特性的同时建立了包含运行策略约束的系统规划模型，不仅将经济性作为系统的优化目标还将可靠性也纳入考虑范围。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种风光互补的混合能源系统的优化方法，其改进之处在于，包括：

建立所述混合能源系统的出力模型；

确定所述混合能源系统的经济性目标函数和可靠性目标函数；

根据冷热电供需求的平衡确定所述混合能源系统的约束条件；

基于所述混合能源系统的约束条件，用遗传算法优化所述混合能源系统的经济性目标函 数和可靠性目标函数。

优选的，所述混合能源系统包括：光伏组件、风力发电机组、微型燃气轮机、蓄电池、电力负荷单元和热负荷单元；

所述光伏组件、风力发电机组和微型燃气轮机分别与所述电力负荷单元连接；

所述光伏组件、风力发电机组和微型燃气轮机分别与所述蓄电池连接；

所述微型燃气轮机与所述热负荷单元连接。

优选的，所述建立所述混合能源系统的出力模型包括：建立所述混合能源系统的光伏组件出力模型，公式为：

式(1)中，P_pv为所述光伏组件出力功率，P_STC为标准测试条件下的最大测试功率，G_AC为光照强度，k为功率温度系数，T_c为电池板工作温度，T_r为参考温度，G_STC＝1000w/m²·k，其中，所述标准测试条件为太阳入射强度＝1000W/m²和环境温度＝25℃；

建立所述混合能源系统的风力发电机组出力模型，公式为：

式(2)中，P_WG为所述风力发电机组出力功率，v为风力机轮毂高度处的风速，v_in为切入风速，v_out为切出风速，v_r为额定风速，P_rate为风力发电机组的额定发电功率；

建立所述混合能源系统的微型燃气轮机出力模型，公式为：

式(3)中，P_MT为微型燃气轮机全工况运行时输出功率，ρ为气体的密度，V_in(t)为燃料进气流量，LHV_f为低热值，C_p为比热容，T₁(t)为燃料进气温度，T₂(t)为排气温度，P_M′_T为被回收的热量，cop为热力系数，V_ex(t)为排烟流量，T₃(t)为饱和蒸汽的出口温度；

优选的，按下式确定所述混合能源系统的经济性目标函数：