本發(fā)明屬于節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，涉及冷熱電能源供給及經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法，尤其涉及一種面向冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的多元能源經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)城市建筑用能方式主要依靠電力供能，單純利用電能轉(zhuǎn)化為建筑的冷熱負(fù)荷需求，難以實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用，且能源整體利用效率低。分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的出現(xiàn)成為城市能源供應(yīng)的新模式。分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)以清潔的天然氣作為能量源，通過(guò)不同循環(huán)的緊密結(jié)合，可以提供冷熱電多種形式的能源，此外，通過(guò)對(duì)不同品質(zhì)能量的階梯級(jí)利用，提高能源的整體利用率，是目前城市最有發(fā)展?jié)摿Φ哪茉垂?yīng)模式之一。

天然氣分布式冷熱電技術(shù)在美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)家地區(qū)已有廣泛的應(yīng)用，并取得了突出成果。在這樣的大形勢(shì)下，中國(guó)計(jì)劃到2020年將天然氣在能源利用中的比重由目前的3％提升至11.3％，這為分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的規(guī)?；瘧?yīng)用及推廣提供了條件。在冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中，一次能源經(jīng)動(dòng)力發(fā)電設(shè)備(燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī))轉(zhuǎn)化為電能，既可用于滿足系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的電能需求，也可向用戶提供電力。動(dòng)力發(fā)電設(shè)備在發(fā)電過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生的大量排放余熱，通常占一次能源總耗量的50％至70％。吸收式冷溫水機(jī)可將這部分余熱進(jìn)行回收利用，轉(zhuǎn)化為空調(diào)冷熱負(fù)荷或熱水負(fù)荷向用戶供應(yīng)，不足部分由電制冷/熱設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充?；诟黝惞┠茉O(shè)備的配合，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一次能源階梯級(jí)利用，高能效的滿足用戶冷熱電多種形式的能源需求。針對(duì)用戶日前負(fù)荷需求數(shù)據(jù)，如何合理地對(duì)聯(lián)供系統(tǒng)進(jìn)行能量調(diào)度分配，是充分發(fā)揮聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵性問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了提高能源利用率，本發(fā)明提供一種面向冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的多元能源經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法。

技術(shù)方案：一種面向冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的多元能源經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法，該方法包括以下步驟：

(1)將一天分成若干時(shí)段，對(duì)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)只用電的運(yùn)行模式一建模；對(duì)燃?xì)馀c電結(jié)合的運(yùn)行模式二建模；

(2)比較運(yùn)行模式一及運(yùn)行模式二在同等出力條件下的運(yùn)行維護(hù)成本，若運(yùn)行模式一的運(yùn)行維護(hù)成本低于運(yùn)行模式二的運(yùn)行維護(hù)成本，則選擇模式一；若運(yùn)行模式二的運(yùn)行維護(hù)成本低于運(yùn)行模式一的運(yùn)行維護(hù)成本，則選擇模式二，根據(jù)選擇結(jié)果制定冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行策略表；

(3)提供日前負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線，結(jié)合聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行策略表，在滿足冷熱電供需平衡的條件下，利用枚舉法確定聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行出力；

(4)根據(jù)聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行出力，選擇運(yùn)行成本最低的負(fù)荷率作為各時(shí)段內(nèi)燃機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行負(fù)荷率，并確定各時(shí)段的最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，輸出冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方案。

有益效果：相比較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的一種面向冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的多元能源經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法可以便捷的制定經(jīng)濟(jì)科學(xué)的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的運(yùn)行策略，能有效的輔助制定冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的日前調(diào)度計(jì)劃。將運(yùn)行策略分時(shí)段制定，可以在不同時(shí)段不同電價(jià)的情況下合理配置，通過(guò)對(duì)兩種運(yùn)行模式的成本進(jìn)行計(jì)算，在滿足用戶電需求及冷熱負(fù)荷供應(yīng)的前提下，為用戶制定最經(jīng)濟(jì)的調(diào)度方案；本方法通過(guò)對(duì)不同品質(zhì)能量的階梯級(jí)利用，提高能源的整體利用率。

附圖說(shuō)明

附圖1為本發(fā)明所述的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法流程圖；

附圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例中的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

附圖3為本發(fā)明所述的基于枚舉法確定聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行出力實(shí)施流程圖；

附圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例中的用戶日前冷熱電負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線圖；

附圖5為本發(fā)明具體實(shí)施例計(jì)算所得的冬季日前調(diào)度計(jì)劃中內(nèi)燃機(jī)電功率出力安排圖；

附圖6為本發(fā)明具體實(shí)施例計(jì)算所得的冬季日前調(diào)度計(jì)劃中熱功率出力安排圖；

附圖7為本發(fā)明具體實(shí)施例計(jì)算所得的夏季日前調(diào)度計(jì)劃中內(nèi)燃機(jī)電功率出力安排圖；

附圖8為本發(fā)明具體實(shí)施例計(jì)算所得的夏季日前調(diào)度計(jì)劃中冷功率出力安排圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，面向冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的多元能源經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方法包括以下步驟：

(1)將一天分成若干時(shí)段，對(duì)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)只用電的運(yùn)行模式一建模；對(duì)燃?xì)馀c電結(jié)合的運(yùn)行模式二建模；

(2)比較運(yùn)行模式一及運(yùn)行模式二在同等出力條件下的運(yùn)行維護(hù)成本，若運(yùn)行模式一的運(yùn)行維護(hù)成本低于運(yùn)行模式二的運(yùn)行維護(hù)成本，則選擇模式一；若運(yùn)行模式二的運(yùn)行維護(hù)成本低于運(yùn)行模式一的運(yùn)行維護(hù)成本，則選擇模式二，根據(jù)選擇結(jié)果制定冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行策略表；

冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，運(yùn)行模式一為購(gòu)電滿足用戶電需求以及驅(qū)動(dòng)電制冷/熱設(shè)備進(jìn)行冷熱負(fù)荷供應(yīng)；

運(yùn)行模式二為購(gòu)燃?xì)怛?qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)滿足用戶電需求，同時(shí)利用排煙驅(qū)動(dòng)吸收式冷溫水機(jī)進(jìn)行冷熱負(fù)荷供應(yīng)，不足部分由電制冷/熱設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)充。其中吸收式冷溫水機(jī)將部分余熱進(jìn)行回收利用可以進(jìn)一步節(jié)約能源，提高資源的利用率。

兩種運(yùn)行模式的單位出力運(yùn)行維護(hù)成本計(jì)算方法為：

式中，C_Mode1為運(yùn)行模式一的運(yùn)行成本，C_Mode2為運(yùn)行模式二的運(yùn)行成本，電制冷/熱設(shè)備的單位制冷/熱成本為C_{ec_unit}，電網(wǎng)購(gòu)電價(jià)格為f_elec；內(nèi)燃機(jī)在不同負(fù)荷率η下的發(fā)電成本為其輸出電功率為其驅(qū)動(dòng)吸收式冷溫水機(jī)最大制冷/熱功率為吸收式冷溫水機(jī)單位制冷/熱成本C_{ac_unit}。

設(shè)運(yùn)行模式二相對(duì)于運(yùn)行模式一的經(jīng)濟(jì)性收益為C_profit，計(jì)算公式為：

C_profit＝C_Mode2-C_Mode1。

統(tǒng)計(jì)內(nèi)燃機(jī)在不同負(fù)荷率η下，運(yùn)行模式二相對(duì)于運(yùn)行模式一的經(jīng)濟(jì)性收益

大于0，選擇運(yùn)行模式二，計(jì)算保持經(jīng)濟(jì)性下的吸收式冷溫水機(jī)最小運(yùn)行出力也即令等于0，計(jì)算若小于0則取0；

對(duì)于小于0，選擇運(yùn)行模式一。

(3)提供日前負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線，結(jié)合聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行策略表，在滿足冷熱電供需平衡的條件下，利用枚舉法確定聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行出力；

其中，冷熱電供需平衡包括：

冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)輸出能量滿足用戶電冷/熱負(fù)荷的需求；

設(shè)時(shí)段i電網(wǎng)購(gòu)電量為P_grid(i)，內(nèi)燃機(jī)發(fā)電功率為P_ge(i)，電制冷/熱設(shè)備耗電功率為P_ec(i)，電負(fù)荷預(yù)測(cè)需求為P_load(i)，時(shí)段i的電負(fù)荷平衡需滿足P_grid(i)+P_ge(i)＝P_ec(i)+P_load(i)；

設(shè)時(shí)段i冷/熱負(fù)荷預(yù)測(cè)需求為Q_load(i),電制冷/熱設(shè)備輸出的冷/熱功率為Q_ec(i)，吸收式冷溫水機(jī)輸出的冷/熱功率為Q_ac(i)，時(shí)段i的冷/熱負(fù)荷平衡需滿足Q_ec(i)+Q_ac(i)＝Q_load(i)。

(4)根據(jù)聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行出力，選擇運(yùn)行成本最低的負(fù)荷率作為各時(shí)段內(nèi)燃機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行負(fù)荷率，并確定各時(shí)段的最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，輸出冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方案。

針對(duì)時(shí)段i的P_load(i)及Q_load(i)，以1％為間隔對(duì)內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷率η進(jìn)行枚舉計(jì)算，確定時(shí)段i內(nèi)燃機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行負(fù)荷率η_best；

如圖3所示，所述枚舉計(jì)算方法包括以下步驟：

(a)設(shè)內(nèi)燃機(jī)最小運(yùn)行出力為P_ge,min，若P_ge,min大于P_ec(i)+P_load(i)，則時(shí)段i只能以運(yùn)行模式一運(yùn)行，取η_best＝0，并跳至步驟(l)；若P_ge,min小于等于P_ec(i)+P_load(i)，則繼續(xù)執(zhí)行以下步驟；

(b)確定當(dāng)前計(jì)算時(shí)段i所處的電價(jià)時(shí)段，提取相應(yīng)電價(jià)時(shí)段的聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行策略表；

(c)判斷運(yùn)行策略表中負(fù)荷率為η的經(jīng)濟(jì)性收益，若經(jīng)濟(jì)性收益小于0，則按運(yùn)行模式一運(yùn)行，并跳至步驟(j)0；若經(jīng)濟(jì)性收益大于等于0，則繼續(xù)下列步驟；

(d)判斷運(yùn)行策略表中負(fù)荷率為η的吸收式冷溫水機(jī)最小運(yùn)行出力若大于Q_load(i)，則按運(yùn)行模式一運(yùn)行，并跳至步驟(j)，否則繼續(xù)下列步驟；

(e)判斷吸收式冷溫水機(jī)最大運(yùn)行出力若大于Q_load(i)，則根據(jù)冷負(fù)荷平衡可得冷溫水機(jī)實(shí)際輸出功率電制冷/熱設(shè)備輸出功率Q_ec(i)＝0，否則此外由Q_ec(i)依據(jù)電制冷/熱設(shè)備的運(yùn)行特性可得P_ec(i)；

(f)判斷內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷率為η下的出力若小于P_ec(i)+P_load(i)，則根據(jù)電負(fù)荷平衡可得電網(wǎng)購(gòu)電功率并跳至步驟(i)，否則繼續(xù)下列步驟；

(g)由于大于P_ec(i)+P_load(i)，需要增加電制冷/熱裝置的輸出功率，以滿足電負(fù)荷平衡，設(shè)增加量為依據(jù)電制冷/熱設(shè)備的運(yùn)行特性可得則冷溫水機(jī)實(shí)際輸出功率取

(h)判斷運(yùn)行策略表中負(fù)荷率為η的吸收式冷溫水機(jī)最小運(yùn)行出力若大于則按運(yùn)行模式一運(yùn)行，并跳至步驟(j)，否則繼續(xù)下列步驟；

(i)計(jì)算內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷率為η下運(yùn)行模式二的運(yùn)行成本并跳至步驟(k)；

(j)計(jì)算運(yùn)行模式一的運(yùn)行成本并計(jì)內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷率η＝0；

(k)令η＝η+1％，判斷內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷率η，若η小于內(nèi)燃機(jī)最大負(fù)荷率η_max，則跳至步驟(c)，否則繼續(xù)下列步驟；

(l)將η_best作為時(shí)段i內(nèi)燃機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行負(fù)荷率，并將該運(yùn)行模式作為聯(lián)供系統(tǒng)在時(shí)段i的最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，確定其他供能設(shè)備的運(yùn)行出力。

本實(shí)施例計(jì)算結(jié)果如附圖5、附圖6、附圖7所示，得到冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)各類設(shè)備在日前調(diào)度計(jì)劃中的逐時(shí)出力曲線圖，依據(jù)本發(fā)明方法可輔助冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化方案的制定。

本實(shí)施例中具體實(shí)施參數(shù)如下表1至表2所示，在能源間的等值計(jì)算中，天然氣燃料低熱熱值能量轉(zhuǎn)換系數(shù)取10.6kW·h/m³。

表1冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)

表2分時(shí)電價(jià)及燃?xì)鈨r(jià)格

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。