[发明专利]近零碳区域综合能源系统多目标优化方法

说明书

本发明涉及近零碳区域综合能源系统多目标优化方法，属于能源系统运行技术领域，首先梳理了碳达峰与碳中和目标对于传统能源系统的影响，明确了采用新能源平衡多种负荷的必要性；在此基础上，整理了目前全世界常用的零(低)碳能源规划模型及其重要特点，为后续建立模型提供技术框架以及理论依据。接着建立了近零碳综合能源系统经济性评估模型，能够为给定用户设计制定不同目标下的近零碳综合能源系统设计方案和运行方案。通过模型的计算表明，环境约束下的综合能源系统能够减少能源消费、降低能源消耗带来的碳排放，这是综合能源项目具有投资经济性的前提和基础。

技术领域

本发明属于能源系统运行技术领域，具体涉及近零碳区域综合能源系统多目标优化方法。

背景技术

目前针对综合能源系统的低碳经济规划已经有了广泛的研究，如：从电、热、冷、气四个子系统进行园区综合能源系统建模，将这四种能源的储能设备归一化为统一的数学模型。针对热电联供(Combined Heat and Power,CHP)“以热定电”导致的弃风及运行成本较高问题，提出基于CHP灵活热电比的区域综合能源系统多目标优化调度方法。对CHP热电比进行灵活调节，能够有效促进风电并网消纳、降低系统碳排放。研究基于含电气热冷负荷需求的综合能源系统，运用生命周期分析方法表明，在低碳权重作用大时，计及电储能设备碳排放能够有效降低综合能源系统运行成本，同时减少碳排放总量。

然而，这些现有的研究并没有很好地解决零碳能源系统规划中，经济性和碳排放相平衡的问题。因此，现阶段需设计近零碳区域综合能源系统多目标优化方法，来解决以上问题。

发明内容

本发明目的在于提供近零碳区域综合能源系统多目标优化方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，现有的研究并没有很好地解决零碳能源系统规划中，经济性和碳排放相平衡的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

近零碳区域综合能源系统多目标优化方法，包括以下步骤：

S1、对区域综合能源系统的功能结构进行分析，将区域综合能源系统划分为光伏发电系统、风力发电系统、能源转换系统、储能系统；

S2、根据光伏发电系统、风力发电系统、能源转换系统、储能系统分别对应建立光伏发电模型、风力发电模型、能源转化设备模型、储能模型；

S3、考虑具体设备在供能能力上的限制，对光伏发电模型、风力发电模型、能源转化设备模型、储能模型进行优化；

S4、对优化后的伏发电模型、风力发电模型、能源转化设备模型、储能模型进行经济性核算。

所述光伏发电模型如下：

其中，η_overall统的总转换效率，N_k为光伏板的面积，G_t为t时刻的太阳辐射强度(W/m²)，P_STC为标准测试条件下的光伏电池板输出量，Gstc为标准测试条件下的光照强度。

所述风力发电模型如下：

其中，v_in、v_r和v_out是风力特征曲线的切入、额定和切出特征速度(m/s)；ρ为空气密度(1.225kg/m³),A为转子面积(m²),C_P是风机的风能利用系数,v_t为真实风速(m/s),P_r风力发电机额定功率(kW)。

所述能源转化设备模型如下：