[发明专利]基于时域分析动态可控性指标的冷热电能源系统规划方法

说明书

本发明涉及一种基于时域分析动态可控性指标的冷热电能源系统规划方法，首先，建立冷热电综合能源系统结构和设备数学模型；然后，基于所述设备数学模型，建立单个设备的单回路反馈调节系统，并通过闭环阶跃响应实验提取动态可控性指标项；最后，构建以系统规划运行成本最小、动态可控性指标项最优与环境污染物排放最低为目标的冷热电综合能源系统多目标规划模型；构建以规划运行成本、动态可控性指标与环境污染物排放指标组合的单目标规划模型，并采用CPLEX求解器与ε约束法进行求解，得到系统设备容量配置方案。本发明综合考虑了经济效益、环境效益以及动态可控性指标，具有科学合理性与适用性强等优点。

技术领域

本发明涉及基于时域分析动态可控性指标的冷热电能源系统规划方法，属于综合能源系统规划设计的技术领域。

背景技术

当前，由于传统化石能源的过度消耗，能源危机与环境污染等问题日益受到了社会的关注，可再生能源的开发与利用也被认为是当前保证世界经济与环境可持续发展的重要途径之一。为此，综合能源系统作为能够实现多能互补与能量梯级利用的新型能源系统，由于其能源利用效率高与可再生能源高比例渗透的优点受到了国内外学者的广泛关注。

然而，由于可再生能源的强随机性与间歇性，综合能源系统的动态失稳风险随着可再生能源的渗透比例的增大而提高。因此，如何保证综合能源系统的稳定供能与负荷响应速度是至关重要的。此外，综合能源系统设备类型繁多，各设备动态特性大相径庭，这也导致了设备与设备之间能源与信息交互要求高，系统的协同难度大。

在不同的设备容量配置方案下，综合能源系统对可再生能源与负荷变化的响应也相差甚远。因此，在综合能源系统的设备方案规划中考虑系统整体的动态可控性能也是必要的。

通过考虑综合能源系统的系统动态可控性能，改进综合能源系统的固有动态特性，使得合理配置系统设备容量后的综合能源系统具有较好的整体可控性，为系统的优化运行与稳定供能提供基础条件。

目前针对于综合能源系统稳定供能与负荷快速响应的问题上，国内外学者进行了一些探索。但现有方法中尚无研究在综合能源系统的规划设计阶段考虑系统设备的动态可控性指标，探究系统设备的动态可控性对系统设备容量配置的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种综合考虑了规划设计阶段中经济效益、环境效益以及动态可控性指标对系统设备容量配置的影响的基于时域分析动态可控性指标的冷热电能源系统规划方法。

本发明的技术方案：本发明所述的基于时域分析动态可控性指标的冷热电能源系统规划方法，首先，建立冷热电综合能源系统结构和设备数学模型；

然后，基于所述设备数学模型，建立单个设备的单回路反馈调节系统，并通过闭环阶跃响应实验提取动态可控性指标项；

最后，构建以系统规划运行成本最小、动态可控性指标项最优与环境污染物排放最低为目标的冷热电综合能源系统多目标规划模型；构建以规划运行成本、动态可控性指标与环境污染物排放指标组合的单目标规划模型，并采用CPLEX求解器与ε约束法进行求解，得到系统设备容量配置方案。

进一步的，具体包括如下步骤

步骤一：建立冷热电综合能源系统结构与设备数学模型；

步骤二：基于所述设备数学模型，以固定衰减率为基准设计设备PID控制器；

步骤三：通过闭环阶跃响应实验提取各设备的动态可控性指标项；

步骤四：构建以规划运行成本、动态可控性指标与环境污染物排放指标组合的单目标规划模型；

构建以系统规划运行成本最小、动态可控性指标项最优与环境污染物排放最低为目标函数的冷热电综合能源系统多目标规划模型；

步骤五：输入初始参数；