[发明专利]一种考虑综合性能的综合能源系统混合运行方法

权利要求书

1.一种考虑综合性能的综合能源系统混合运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：建立综合能源系统分步运行策略；

综合能源系统分步运行策略分为以电定热和以热定电两种运行策略，在这两种运行策略中，优先使用由可再生能源转化而成的电量和热量即优先使用由光伏发电产生的电量和光热系统产生的热量；

在以电定热运行策略中：

1)若i时刻光伏发电量E_pv(i)大于等于综合能源系统i时刻的电负荷需求量E_IES(i)，运行2)；否则，运行5)；

2)若i-1时刻蓄电池储电量N_ES(i-1)大于等于蓄电池最大储电容量则运行3)；否则，运行4)；

3)系统电负荷仅由光伏发电满足，i时刻蓄电池的储电量N_ES(i)达到蓄电池最大储电容量此时剩余电量排空处理；

4)系统电负荷仅由光伏发电满足，将光伏发电在i时刻的多发电量E_ES(i)储存于蓄电池中；

5)若i时刻光伏发电量E_pv(i)与i-1时刻蓄电池储电量N_ES(i-1)之和大于等于i时刻的系统电负荷需求量E_IES(i)，运行6)；否则，运行7)；

6)系统电负荷由光伏发电和蓄电池部分放电共同满足；

7)若i时刻光伏发电量E_pv(i)与i-1时刻蓄电池储电量N_ES(i-1)与i时刻燃气轮机发电量E_GT(i)之和大于等于i时刻的系统电负荷需求量E_IES(i)，则运行8)；否则，运行11)；

8)若燃气轮机i时刻的运行负荷率PLR(i)小于等于燃气轮机最低运行负荷率PLR_min，运行9)；否则运行10)；

9)系统电负荷需求由光伏发电、蓄电池全部放电和从电网购电共同满足；

10)系统电负荷需求由光伏发电、蓄电池全部放电和燃气轮机部分负荷运行共同满足；

11)系统电负荷需求由光伏发电、蓄电池全部放电、燃气轮机满负荷运行和电网购电共同满足；

12)若i时刻太阳能集热器供热量H_SHC(i)与i时刻余热锅炉供热量H_WHB(i)之和大于等于i时刻的系统热负荷需求量H_IES(i)，运行13)；否则运行16)；

13)若i-1时刻储热罐储热量N_HS(i-1)大于等于储热罐最大储热容量运行14)，否则运行15)；

14)系统热负荷需求由太阳能集热器和燃机余热共同满足，i时刻储热罐的储热量N_HS(i)达到储热罐最大储热容量此时剩余热量排空处理；

15)系统热负荷需求由太阳能集热器和燃机余热共同满足，i时刻剩余热量H_HS(i)存储于储热罐中；

16)若i时刻太阳能集热器供热量H_SHC(i)与i时刻余热锅炉供热量H_WHB(i)与i-1时刻储热罐储热量N_HS(i-1)之和大于等于i时刻的系统热负荷需求量H_IES(i)，运行17)；否则运行18)；

17)系统热负荷需求由太阳能集热器、燃机余热和储热罐部分放热共同满足；

18)系统热负荷需求由太阳能集热器、燃机余热、储热罐全部放热以及补燃锅炉共同满足；

在以热定电运行策略中：

1)若i时刻太阳能集热器供热量H_SHC(i)大于等于综合能源系统i时刻热负荷需求H_IES(i)，运行2)；否则，运行5)；

2)若i-1时刻储热罐的储热量N_HS(i-1)大于等于储热罐的最大储热量运行3)；否则，运行4)；

3)系统热负荷需求由太阳能集热器供热满足，i时刻储热罐储热量N_HS(i-1)达到储热罐最大储热容量太阳能集热器产生的剩余热量排空处理；

4)系统热负荷需求由太阳能集热器供热满足，将太阳能集热器在i时刻产生的剩余热量H_HS(i)储存于储热罐中；

5)若i时刻太阳能集热器供热量H_SHC(i)与i-1时刻储热罐储热量N_HS(i-1)之和大于等于综合能源系统i时刻热负荷需求H_IES(i)，运行6)；否则，运行7)；

6)系统热负荷需求由太阳能集热器与储热罐部分放热共同满足；

7)若i时刻太阳能集热器供热量H_SHC(i)与i-1时刻储热罐储热量N_HS(i-1)与i时刻余热锅炉供热量H_WHB(i)之和大于等于综合能源系统i时刻热负荷需求H_IES(i)，运行8)；否则，运行11)；

8)若燃气轮机i时刻的运行负荷率PLR(i)小于等于燃气轮机最低运行负荷率PLR_min，运行9)；否则运行10)；

9)系统热负荷需求由太阳能集热器、储热罐全部放热以及燃气锅炉补燃共同满足；

10)系统热负荷需求由太阳能集热器、储热罐全部放热以及燃气轮机部分负荷运行产生余热共同满足；

11)系统热负荷需求由太阳能集热器、储热罐全部放热、燃气轮机满负荷运行产生余热以及燃气锅炉补燃共同满足；

12)若i时刻光伏发电量E_PV(i)与i时刻燃气轮机发电量E_GT(i)之和大于等于i时刻的系统电负荷需求量E_IES(i)，运行13)；否则，运行16)；

13)若i-1时刻蓄电池储电量N_ES(i-1)大于等于蓄电池最大储电容量则运行14)；否则，运行15)；

14)系统电负荷由光伏发电和燃机发电共同满足，i时刻蓄电池的储电量N_ES(i)达到蓄电池最大储电容量此时剩余电量排空处理；

15)系统电负荷由光伏发电和燃机发电共同满足，将i时刻多发电量E_ES(i)储存于蓄电池中；

16)若i时刻光伏发电量E_PV(i)、i时刻燃气轮机发电量E_GT(i)与i-1时刻蓄电池储电量N_ES(i-1)之和大于等于i时刻的系统电负荷需求量E_IES(i)，运行17)；否则，运行18)；

17)系统电负荷由光伏发电、燃机发电以及蓄电池部分放电共同满足；

18)系统电负荷由光伏发电、燃机发电、蓄电池全部放电以及电网购电共同满足；

第二步：建立综合能源系统逐时综合性能指标，该综合性能指标考虑系统能效性、经济性、环保性和可靠性；

能效性指标为第i小时的一次能源节约率PESR(i)：

式中：F_IES(i)表示综合能源系统第i小时的一次能源消耗量，kW·h，指天然气和电网购电量，可再生能源作为替代能源不计入一次能源消耗中；F_SPS(i)表示传统分供系统第i小时的一次能源消耗量，kW·h；

经济性指标为第i小时的运行费用节约率OCSR(i)：

式中：OC_IES(i)表示综合能源系统第i小时的运行费用，元；OC_SPS(i)表示传统分供系统第i小时的运行费用，元；

环保性指标为第i小时的二氧化碳当量减排率GESR(i):

式中：GE_SPS(i)表示传统分供系统第i小时的CO₂当量排放量，g；GE_IES(i)表示综合能源系统第i小时的CO₂当量排放量，g；

可靠性指标为第i小时的电网依赖性降低率GDSR(i)：

式中：E_grid(i)表示综合能源系统第i小时的电网购电量/kW·h；E_IES(i)表示综合能源系统第i小时的总电负荷，kW·h；

CPI(i)＝ω₁PESR(i)+ω₂OCSR(i)+ω₃GESR(i)+ω₄GDSR(i)

式中：CPI(i)表示综合能源系统第i小时的综合性能指标；ω₁、ω₂、ω₃、ω₄分别表示PESR(i)、OCSR(i)、GESR(i)和GDSR(i)的权重；

第三步：建立综合能源系统混合运行策略；

获取综合能源系统全年8760h的逐时电热负荷，系统以满足全年逐时电热负荷为约束条件，分别在以热定电和以电定热两种运行策略下进行运行模拟，分别获得系统各时刻在两种运行策略下的综合性能指标CPI_FTL(i)和CPI_FEL(i)，将这两个指标相减获得综合性能指标差值△CPI(i)：

ΔCPI(i)＝CPI_FTL(i)-CPI_FEL(i)

若△CPI(i)大于0，说明系统在第i小时按照以热定电策略运行获得的综合性能优于按照以电定热策略运行获得的综合性能，因此系统决策在第i小时按照以热定电的运行策略运行；

若△CPI(i)等于0，说明系统在第i小时按照以电定热策略运行获得的综合性能指标与按照以热定电策略运行获得的综合性能指标相等，考虑到不增加策略切换的难度，因此系统决策在第i小时按照上一个时段的运行策略运行；

若△CPI(i)小于0，说明系统在第i小时按照以电定热策略运行获得的综合性能优于按照以热定电策略运行获得的综合性能，因此系统决策在第i小时按照以电定热的运行策略运行。