[发明专利]一种多能互联交直流混合微电网系统及优化配置方法

权利要求书

1.一种多能互联交直流混合微电网系统，其特征在于，包括风能发电系统、第一光伏发电系统、燃气轮机功能系统、第一蓄电池组和直流微网系统；

所述的风能发电系统包括多个风力发电机和多个双向逆变器，风力发电机通过双向逆变器接入交流母线；

所述的第一光伏发电系统包括多个光伏阵列和多个逆变器，光伏阵列通过逆变器接入交流母线；

所述的燃气轮机功能系统包括燃气轮机、发电机、变频器、分配装置、制冷设备及控制装置、制热设备及控制装置，燃气轮机的第一输出端连接发电机的输入端，发电机通过变频器接入交流母线，燃气轮机的第二输出端连接分配装置的输入端，分配装置的输出端连接制冷设备及控制装置输入端和制热设备及控制装置输入端；

所述的第一蓄电池组通过逆变器接入交流母线；

所述的直流微网系统包括直流充电桩、第二光伏发电系统和第二蓄电池组；

所述的直流充电桩包括多个直流充电电机和多个斩波器，直流充电电机通过斩波器接入直流母线；

所述的第二光伏发电系统包括多个光伏阵列和多个斩波器，光伏阵列通过斩波器接入直流母线；

所述的第二蓄电池组通过斩波器接入直流母线；

所述的交流母线经过升压变压器，通过双向逆变器连接直流母线。

2.一种多能互联交直流混合微电网优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据电网所在区域历史数据，预测该区域未来时间内的冷热电负荷量；

步骤2、根据电网所在区域历史数据，预测该区域未来时间内的光伏发电量；

步骤3、通过引入惩罚项系数的方式，根据电制冷设备用电和电制热设备用电构建天然气消耗量最小的目标函数；

步骤4、确定步骤3所建立目标函数的约束条件，具体包括：

(1)0≤天然气制热量+天然气制冷量≤燃气机容量×燃气机发电效率；

(2)负的蓄电池容量≤蓄电池充电量≤整的蓄电池容量；

(3)0≤蓄电池存储状态≤蓄电池容量；

(4)0≤电制热用电量≤电制热设备容量；

(5)0≤电制冷用电量≤电制冷设备容量；

(6)负的蓄热池容量≤蓄热池存量≤正的蓄热池容量；

(7)0≤蓄热池存储状态≤蓄热池容量；

(8)负的蓄冷池容量≤蓄冷池存量≤正的蓄冷池容量；

(9)0≤蓄冷池存储状态容量≤正的蓄冷池容量；

(10)(天然气制热量+天然气制冷量)×燃气机发电效率+光伏电量-蓄电池充电量-电制热用电-电制冷用电＝负荷用电量；

(11)天然气制热量×余热制热利用率+电制热用电×电制热设备效率-蓄热池存量＝热负荷用量；

(12)天然气制冷量×余热制冷利用率+电制冷用电×电制冷设备效率-蓄冷池存量＝冷负荷用量；

步骤5、在步骤4的约束条件下，采用线性规划方法对步骤3所建立的目标函数进行优化，获得天然气消耗量最小值；

步骤6、根据当地售冷热电的收益、光伏发电政府补贴、初投资年等值费用、年运行能耗费用和系统维护费用，构建系统利润最大化的目标函数；

所述的年运行能耗费用：步骤5获得的天然气消耗量最小值与天然气单价的乘积；

所述的初投资年等值费用：根据光伏整列容量、风力发电机容量、燃气机容量、蓄电池容量、直流微网交换量、电制热设备容量、电制冷设备容量、蓄热池容量、蓄冷池容量及个容量的单价获得；

步骤7、采用遗传算法获得系统利润最大时所对应的最优的容量配置，即最优的光伏整列容量、风力发电机容量、燃气机容量、蓄电池容量、直流微网交换量、电制热设备容量、电制冷设备容量、蓄热池容量和蓄冷池容量。

3.根据权利要求2所述的多能互联交直流混合微电网优化配置方法，其特征在于，步骤3所述的通过引入惩罚项系数的方式，根据电制冷设备用电和电制热设备用电构建天然气消耗量最小的目标函数，具体公式如下：

minU_gas(X)＝G_H+G_C+C (1)

其中，U_gas(X)表示天然气消耗量，G_H表示电制热设备用电，G_C电制冷设备用电，C表示惩罚项系数。

4.根据权利要求2所述的多能互联交直流混合微电网优化配置方法，其特征在于，步骤6所述的根据当地售冷热电的收益、光伏发电政府补贴、初投资年等值费用、年运行能耗费用和系统维护费用，构建系统利润最大化的目标函数；具体公式如下：

f＝f₁+f₂-f₃-f₄-f₅(2)

其中，f表示系统利润，f₁表示售冷热电的收益，f₂表示光伏发电政府补贴，f₃表示初投资年等值费用，Y_i表示第i种设备的容量，P_i表示第i中设备的单价，A表示年金现值系数，f₄表示年运行能耗费用，即天然气费用，f₄＝U_gas(X)×P_gas，U_gas(X)表示天然气消耗量，P_gas为天然气单价，f₅表示系统维护费用。