[发明专利]一种用户侧综合能源系统优化配置方法

权利要求书

1.一种用户侧综合能源系统优化配置方法，其特征在于，优化配置方法如下：

S1:根据西南地区的能源结构，针对运行设备效率随环境和出力变化的特点，建立设备的全工况能量转换模型，全工况能量转换模型包括天然气内燃机、燃气轮机、热水型燃气锅炉、热水型余热锅炉、吸收式制冷机、光伏和风力发电系统、水源热泵以及蓄能装置；

S2:计算年投资成本、年运行成本、运行能耗成本、年环境成本计算系统的年投资运行总成本为目标，建立集电气热冷能于一体的西南地区综合能源系统优化配置模型；

S3:对模型进行分段线性化处理，将天然气功率表示为为电功率和负荷率的非线性函数，根据发电功率与负荷率的函数关系，将非线性函数按照0.1p.u.的等效间隔，降低模型的非线性度；

S4:得出了西南地区用户侧综合能源系统在全工况用能场景下的最优配置；

以总成本为目标建立系统优化配置的目标函数

C＝C_I+C_O+C_E+C_CE           (1)

式(1)中：C为年度总成本；C_I为年投资成本；C_O为年运行成本；C_E为年运行能耗成本；C_CE为年环境成本；

式(2)中：年投资成本C_I中，n_equ是设备的台数；s_equ是单台设备的容量；μ_equ是设备的单位容量投资成本；r是年利率；y是设备的寿命；年运行成本C_O中，d是典型日类别，d＝1表示冬季，d＝2表示夏季，d＝3表示过渡季；Nd表示典型日累计天数；P_equ表示设备的功率；λ_equ为设备单位功率的运行成本；和分别为储能es的充能和放能功率；λ_es为储能单位充放能功率的成本；年运行能耗成本C_E中，为从外部电网的购电功率；为向外部电网的售电功率；λ_ele,b和λ_ele,s分别是购售电单价；为从外部气网的购气功率；λ_gas为购气单价；为从外部热网的购热功率；λ_h为购热单价；年环境成本C_CE中，κ为碳排放成本；γ_ele和γ_gas分别为单位电功率和天然气功率的等值二氧化碳排放因子；

基于西南地区丰富的水资源、风光资源、天然气资源，在功率平衡约束中，考虑以天然气为主的燃料功率平衡约束、以水资源为主的热功率平衡约束和冷功率平衡约束、以风光资源为主的电功率平衡约束；

式(3)中：燃料功率平衡约束中，和分别为天然气内燃机、燃气轮机和燃气锅炉在t时刻消耗的天然气；电功率平衡约束中，和分别为光伏、风电、燃气轮机和天然气内燃机的输出电功率；为电负荷；和分别为电储能的充放电功率；热功率平衡约束中，和分别为燃气锅炉、天然气内燃机、余热锅炉和水源热泵的输出热功率；为热负荷；和为热储能的充放能功率；冷功率平衡约束中，和分别为吸收式制冷机和水源热泵的输出冷功率；为冷负荷；和为冷储能的充放能功率；烟气功率平衡约束中，和分别为天然气内燃机和燃气轮机输出高温烟气功率；和分别为余热锅炉和吸收式制冷机消耗的高温烟气功率。

2.根据权利要求1的一种用户侧综合能源系统优化配置方法，其特征在于：天然气内燃机的数学模型为：

式(4)中：是天然气内燃机i在季节d时刻t的发电效率，随天然气内燃机出力变化而变化；是天然气内燃机i缸套水余热占总余热的比重；是天然气内燃机i烟气余热占总余热的比重；为天然气内燃气i的启停状态，是0-1二进制变量；和分别天然气内燃机的最小和最大电功率系数；式中表示当天然气内燃机数量i大于实际数量n_GE时，为停止状态，当天然气内燃机数量i小于实际数量n_GE时，为停开启状态。