[发明专利]一种考虑源-荷-储的冷热电综合能源系统及其优化运行方法

说明书

本发明公布了一种考虑源‑荷‑储的冷热电综合能源系统及其优化运行方法，该方法包括如下步骤：步骤1：将能源枢纽中的电、气、热进行耦合，并将其转化为电、冷、热供给用户使用。步骤2：对能源枢纽中的单元进行建模。步骤3：建立考虑源‑荷‑储的冷热电综合能源系统优化运行的目标函数和约束条件；步骤4：首先将不等式约束转化为等式约束，然后利用改进的分支定界法求解，以得到目标函数的最优解。本发明可以提高风电和光电的消纳，实现了源‑荷‑储之间的相互配合，减少系统的碳排放，减少系统的运行成本，使得系统的运行更加灵活，实现了系统的经济运行和环保运行。

技术领域

本发明涉及电力系统综合能源领域，尤其是涉及一种考虑源-荷-储的冷热电综合能源系统及其优化运行方法。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，各行各业对能源的需求量也越来越大，因此能源的日益枯竭也成了现如今不可忽视的重大问题，随之而来的是环境的污染和气候的变化。所以，寻找能够代替传统能源的既环保又高效的能源成为重中之重的任务，对于清洁能源的利用也应运而生，其中主要以太阳能和风能为主。

现在大部分的能源系统是单独运行的，这样的系统不仅能源利用率低，运行成本也很高，因此，能够耦合多种能源，实现不同能源之间的优势互补的综合能源系统被提出。综合能源系统是对不同的能源进行开发、转化、存储和使用，以满足用户端的需求。我国提出的“互联网+”的概念明确指出了构建能源互联网的核心任务就是实现不同能源之间的耦合，能源枢纽是综合能源系统中的重要组成部分，可以实现能源的梯级利用，提高能源利用率，充分消纳清洁能源，为用户提供稳定的供能。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑源-荷-储的冷热电综合能源系统及其优化运行方法，该方法加强了风电和光电的消纳，减少系统的碳排放，对综合能源中的能源流进行合理的分配，从而实现综合能源系统的经济运行，提高能源的综合利用率，为用户提供稳定的冷热电的供给。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用如下技术方案：

一种考虑源-荷-储的冷热电综合能源系统，包括输入能源、能源枢纽和输出能源，所述输出能源包括电能、冷能、热能；所述输入能源包括电网、风能、太阳能和天然气；所述能源枢纽包括WT、PV、燃气轮机、CHP、辅助锅炉、余热锅炉、电制冷机、AC、储电设备、蓄冷设备和储热设备；其特征在于：所述能源枢纽还包括P2G和P2H；所述P2G经过电线与输电主干道相连，产生天然气之后与天然气管道相连；所述P2H经输电线路与输电主干道相连，再经热管将热能传输到输热主管道供给用户使用。

一种考虑源-荷-储的冷热电综合能源系统的优化运行方法，包括以下步骤：

步骤①：将能源枢纽中的电、气、热进行耦合，将其转化为电、冷、热供给用户使用，其线性数学表达式如下所示：

L_m＝C_mnP_n

假设能源枢纽中有n种输入能源，m种输出能源，其矩阵形式可以表示为：

其中：L_m表示的是输出的第m种能源；P_n表示的是输入的第n种能源；C_mn为耦合矩阵，其中的元素表示的是第n种输入能源转化成第m种输出能源的耦合因数；

步骤②：对能源枢纽中的装置进行建模；

步骤③：建立考虑源-荷-储的冷热电综合能源系统优化运行的目标函数和约束条件；

步骤④：对目标函数求解，首先将不等式约束转化为等式约束，然后利用改进的分支定界法求解，得到目标函数的最优解。

进一步地，所述步骤②包括以下步骤：

(1)对风电机组建立数学模型：