[发明专利]离网型多能源系统的配置、控制一体优化方法

说明书

本发明提供一种离网型多能源系统的配置、控制一体优化方法，在系统配置阶段充分考虑系统整体经济性能和动态运行性能，能够在对多能源系统的经济性产生较小影响的前提下，增强其动态调节能力。本发明一体优化方法，通过多参数规划方法构建具备设计感知能力的离线预测控制器，在此基础上以系统投资成本、运行成本和闭环动态性能为指标，提出全新的考虑闭环特性的多能源系统优化配置方法。本发明方法在对系统经济性影响较小的前提下，显著提高系统闭环动态性能，增强系统运行灵活性。

技术领域

本发明属于热工控制技术领域，具体来说，涉及一种离网型多能源系统的配置、控制一体优化方法。

背景技术

离网型多能源系统(Multiple Energy System,MES)具有独立性、多能联产、高效和可再生能源就地利用等优势，为能源供应提供了一种有前景的途径，被认为是海岛、边疆、极地等偏远农村地区的关键能源供应技术，即使在城市的工业园区和生活区，离网型多能源系统也得到大力推广。

然而，在没有电网支持的情况下，可再生能源的间歇性和用户负载需求的变化对离网型多能源系统的可靠性提出了重大挑战。需要可调节的设备来为其提供足够的灵活性，以便在长期运行中动态满足多种能源需求。尽管储能技术的快速发展为可再生能源的消纳提供了解决方案，但高投资成本和安全问题阻碍了其大规模部署。因此，通过有限的储能设备部署来提高离网型多能源系统的瞬态性能非常重要。

传统的配置方法只关注系统的稳态配置优化，完全忽略了系统配置对瞬态性能的影响，这种假设适用于电气系统，但在离网型多能源系统中则不然，因为其中涉及大量热力设备，例如燃气轮机、热泵、热交换器等。负载变化可能需要几十秒甚至几分钟的缓慢过渡过程。而且随着间歇性可再生能源渗透比例逐渐提高，动态将取代静态成为多能源系统的运行常态，各能量转换装置将大范围、频繁改变出力以更好消纳可再生能源。传统的稳态配置方法可能无法提供足够的动态性能，降低负载变化期间的能源供应质量，因为系统的动态性能与设备的选择高度相关。而且，一旦配置确定，即使采用先进的控制策略，动态运行优化的空间也很小。

因此，要想获得更加贴近实际且适应未来高可再生能源接入比例的多能源系统的配置方案，开发一种离网型多能源系统的配置、控制一体优化方法很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种离网型多能源系统的配置、控制一体优化方法，能够在系统配置阶段充分考虑系统整体经济性能和动态运行性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种离网型多能源系统的配置、控制一体优化方法，包括如下步骤：

步骤10)、选取各设备关键容量配置参数，研究其对系统动态影响；

步骤20)、建立具备设计感知能力的稳态无偏离线预测控制器；

步骤30)、构建整体优化目标函数，以在约束条件下对离网型多能源系统进行配置、控制一体优化；

步骤40)、选取典型日气候和负荷需求条件，通过kmeans算法将所述典型日气候和负荷需求条件缩减为若干代表性场景；

步骤50)、在配置、控制一体优化框架下对系统进行优化，得到最小化的整体优化指标。

进一步的，所述步骤10)中，所述设备容量配置参数包括微燃机的回热器金属质量m、转子转动惯量r和空气源热泵的压缩机容量V_com，且这些参数与各自设备的容量成相关关系，如下式所示：

式中，f₁表示回热器金属质量m和微燃机容量的对应线性关系；

f₂表示转子转动惯量r和微燃机容量的对应线性关系；