[发明专利]一种大型楼宇冷热电联供系统的优化调度方法

说明书

技术领域

本发明属于电力调度技术领域，特别涉及一种大型楼宇冷热电联供系统的优化调度方法。

背景技术

随着生产力的高速发展，能源匮乏问题和环境污染问题日益突出，如何提升能效与环保已成为一大热点问题。分布式冷热电联供系统以清洁的天然气作为能量源，具备低排放的环保特性。此外通过对不同品质能量的阶梯级利用，使一次能源的利用效率提升至90％，是同时实现能效提升与排放降低的有效途径。

近年来，随着大型楼宇建筑的迅猛发展以及城市天然气管网的全面铺设，为楼宇型冷热电联供系统(Buildings Cooling Heating and Power systems，BCHP)的推广与应用提供了条件。大型楼宇建筑的用能通常涵盖了冷、热、电三类负荷，且据调查，通常大型公共机构建筑用电中约50％来自于空调系统，从而造成在夏季空调使用高峰期间，电力公司往往会出现供电紧张的局面。因此，合理地在大型楼宇建筑中应用BCHP，一方面能够响应国家节能减排的号召，另一方面可减少电力公司用电高峰时的供电压力，此外BCHP还可充当楼宇建筑的备用电源，在紧急情况下保证重要负荷不中断。针对楼宇建筑各类负荷的用能特性，如何合理地对BCHP进行能量调度分配，是充分发挥BCHP优势的关键性问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种大型楼宇冷热电联供系统的优化调度方法，综合考虑了燃汽轮机、燃汽锅炉、余热吸收式冷温水机以及电制冷机多类供能设备的特点，结合用户冷热电多种负荷的利用特性，对大型楼宇冷热电联供系统的日前调度安排进行优化计算，实现能源的最优化利用。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种大型楼宇冷热电联供系统的优化调度方法，使用粒子群算法求解多目标优化调度模型，获得冷热电联供系统的日前优化调度出力曲线；所述多目标优化调度模型包括优化调度目标函数、设备运行特性方程以及能量约束条件；

(1)所述优化调度目标函数为：

minC＝C_run+C_om+C_dis

其中，C_run为购电购气成本、C_om为系统运行维护成本、C_dis为污染排放成本；为分时电价；f_gas为商用天然气价格；为燃气轮机逐时耗气量；为燃气锅炉逐时耗气量；为逐时购买电量；ξ为设备单位输出功率的运行维护成本；分别为二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物的排放税收；分别为电网供电/消耗天然气时二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物的排放系数；

(2)所述设备包括燃气轮机、余热吸收式冷温水机组、燃气锅炉以及电制冷机，相应的运行特性方程为：

燃气轮机的运行特性方程：

其中，P_gt为燃气轮机发电功率；Q_gt为燃气轮机可利用的余热功率；P_Fgt为燃气轮机额定发电功率；H_gt为输入天然气流量；λ为天然气低热热值能量转化系数；n_pgt为燃气轮机发电效率；n_qgt为燃气轮机余热转化效率；α_gt为燃气轮机最低负荷率；β_gt为燃气轮机爬坡约束系数；和分别为燃气轮机在t-1时刻的出力以及下一时刻t的发电功率；

余热吸收式冷温水机组运行特性方程：

供冷工态：

供热工态：

其中，Q_rc为吸收机制冷功率；COP_rc为吸收机制冷性能系数；为用于制冷的余热功率；Q_Frc为制冷的额定功率；Q_rh为吸收机制热功率；COP_rh为吸收机制热性能系数；为用于制热的余热功率；Q_Frh为制热的额定功率；

燃气锅炉运行特性方程：

其中，Q_bg为燃气锅炉供热功率；n_bg为燃气锅炉效率；H_bg为燃气锅炉输入的燃气流量；λ为天然气低热热值能量转化系数；Q_Fbg为燃气锅炉额定制热功率；

电制冷机运行特性方程：