[发明专利]面向综合能效最优的分布式冷热电混合能源系统设计方法

说明书

本发明公开了一种面向综合能效最优的分布式冷热电混合能源系统设计方法，其特征在于，包括如下内容：一、建立分布式冷热电混合能源系统的通用母线模型；二、定义分布式冷热电混合能源系统的综合能效指标；三、建立一种面向综合能效最优的分布式冷热电混合能源系统的双层优化设计模型；四、利用优选算法对面向综合能效最优的分布式冷热电混合能源系统的双层优化设计模型进行求解。本发明设计合理，通过建立分布式冷热电混合能源的通用母线模型，定义综合能效指标，建立优化模型，最终实现了基于综合能效最优的分布式冷热电混合能源优化方法。

技术领域

本发明属于分布式冷热电混合能源系统优化配置领域，具体涉及面向综合能效最优的分布式冷热电混合能源系统设计方法。

背景技术

能源产业不仅是国家的战略安全的必要前提，也是实现经济可持续发展的重要保障。虽然我国能源生产量和消费量均已居世界前列，但在能源供给和利用方式上存在着一系列突出问题，如能源结构不合理、能源利用效率不高、可再生能源开发利用比例低、能源安全利用水平有待进一步提高等。因此，从传统的粗放型能源利用方式向精细化、分散化、可持续的能源利用方式转变具有重要意义。分布式冷热电混合能源系统是一种新型的能源系统，其集多种能源设备于一体，可实现能量的梯级利用，达到更高的能源利用效率。目前广泛应用的冷热电联供系统、多能互补微网及园区是分布式冷热电混合能源系统的典型应用。发展分布式冷热电混合能源系统对减少环境污染、加强能源安全、优化能源结构可起到积极作用，可为短期内大幅减少能源的消耗提供有效的技术手段。设计环节是分布式冷热电混合能源系统建设运营的第一步。设计方案的优劣直接影响到系统的运行品质和经济效益，在设计中对系统各个环节进行优化和协调，不仅可以降低工程造价，还会对系统后期的运行提供有力支持。

目前国内外研究在进行分布式冷热电混合能源系统优化设计时还存在一些不足，如多数设计方案仍以系统电力环节设计为主，热力部分只作为等效负荷处理，对其运行约束和方案优化的考虑相对简单，难以体现各能源环节间的有效衔接与互补特性，直接影响设计效率。同时，系统设计时往往专注于经济成本或环保成本的最优，较少考虑系统综合能效的优化，而该指标正是分布式混合能源系统应用推广的重点关注内容。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种合理的面向综合能效最优的分布式冷热电混合能源系统设计方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：面向综合能效最优的分布式冷热电混合能源系统设计方法，包括如下内容：

一、建立分布式冷热电混合能源系统的通用母线模型；

二、定义分布式冷热电混合能源系统的综合能效指标；

三、建立一种面向综合能效最优的分布式冷热电混合能源系统的双层优化设计模型；

四、利用优选算法对面向综合能效最优的分布式冷热电混合能源系统的双层优化设计模型进行求解。

作为优选方式，一、建立分布式冷热电混合能源系统的通用母线模型包括：

(1)确定分布式冷热电混合能源系统的组成和结构特征；

(2)将分布式冷热电混合能源系统中各类设备分为源、转换器、储能和负荷四种类型，母线按能量传递介质分为电母线、冷母线、热母线，进而构建分布式冷热电混合能源系统通用母线式结构；

(3)基于电母线、冷母线、热母线结果，获得分布式冷热电混合能源系统中能量流动平衡关系式；

二、定义分布式冷热电混合能源系统的综合能效指标包括：

(1)确定分布式冷热电混合能源系的化石能源输入量；

(2)确定分布式冷热电混合能源系总的冷、热、电需求，以及该分布式冷热电混合能源系与外部系统间热量、冷量、电力的交换量；