本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)規(guī)劃領(lǐng)域，具體的說是一種計(jì)及溫控設(shè)備的社區(qū)微電網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置方法。
背景技術(shù)：
：隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，為了充分開發(fā)和利用可再生能源，提高終端能源消費(fèi)的清潔水平，微電網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。微電網(wǎng)中含有各種分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)備和控制設(shè)備等。由于風(fēng)機(jī)和光伏等可再生能源出力具有間歇性、不確定性和隨機(jī)性等特點(diǎn)，隨著新能源的滲透率的不斷增加，新能源消納和平抑功率波動(dòng)問題成為研究的熱點(diǎn)。儲(chǔ)能設(shè)備憑借其快速響應(yīng)，操控性強(qiáng)等特點(diǎn)，成為新能源消納和平抑功率波動(dòng)的有效手段。但是，儲(chǔ)能設(shè)備價(jià)格昂貴，為權(quán)衡經(jīng)濟(jì)性和可靠性，儲(chǔ)能設(shè)備的容量配置問題具有重要的研究意義。隨著微電網(wǎng)的逐步推廣，廣大學(xué)者對(duì)微電網(wǎng)中儲(chǔ)能容量配置進(jìn)行了積極探索。目前已有許多針對(duì)微電網(wǎng)中儲(chǔ)能設(shè)備容量?jī)?yōu)化配置的研究。但是，對(duì)于含有大量溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)中，少有文獻(xiàn)考慮溫控設(shè)備的儲(chǔ)能特性的影響。而人們生活常常用到溫控設(shè)備，特別是在北方的供暖設(shè)備，導(dǎo)致了溫控設(shè)備的資源浪費(fèi)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種計(jì)及溫控設(shè)備的社區(qū)微電網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置方法，計(jì)及溫控設(shè)備對(duì)社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)備容量進(jìn)行優(yōu)化。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：一種計(jì)及溫控設(shè)備的社區(qū)微電網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置方法，其關(guān)鍵在于包括以下步驟：S1：統(tǒng)計(jì)社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)年度負(fù)荷、風(fēng)速數(shù)據(jù)和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)；S2：為了增大新能源消納，制定社區(qū)級(jí)孤單微電網(wǎng)的運(yùn)行策略；S3：以含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)孤島微電網(wǎng)為研究對(duì)象，以一年內(nèi)綜合成本最小為目標(biāo)函數(shù)，基于步驟S2建立的運(yùn)行策略建立含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)微網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置模型；S4：根據(jù)步驟S1得到的數(shù)據(jù)，采用遺傳算法對(duì)步驟S3建立的優(yōu)化配置模型進(jìn)行求解。通過上述設(shè)計(jì)，以含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)孤島微電網(wǎng)為研究對(duì)象，以一年內(nèi)綜合成本最小為目標(biāo)函數(shù)，建立了含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)微網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置模型，建模過程中，考慮了對(duì)微電網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)備容量?jī)?yōu)化配置的影響因素，建立的模型更加全面，考慮的因素也更加符合實(shí)際含溫控設(shè)備的微電網(wǎng)規(guī)劃的需求，可靠性高；算法簡(jiǎn)單，便于工程人員學(xué)習(xí)使用；并且通用性較好，可廣泛應(yīng)用于含溫控設(shè)備的微電網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)備容量規(guī)劃分析。進(jìn)一步描述步驟S1中，計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率的具體內(nèi)容為：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率Ptw與風(fēng)速v之間的關(guān)系可近似描述為分段函數(shù)：式中，vci為切入風(fēng)速，vco為切出風(fēng)速，vr為額定風(fēng)速，Prw為風(fēng)電機(jī)組額定輸出功率。當(dāng)風(fēng)速介于切入風(fēng)速vci和額定風(fēng)速vr之間，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率可以表示為風(fēng)速的近似線性函數(shù)P(v)，即：再進(jìn)一步描述，步驟S2中制定社區(qū)級(jí)孤單微電網(wǎng)的運(yùn)行策略的原則為：第一原則：首先滿足除去溫控設(shè)備以外的必要設(shè)備電負(fù)荷需求，所述必要設(shè)備電負(fù)荷包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組負(fù)荷、常規(guī)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷和儲(chǔ)能設(shè)備，且微電源供電順序依次為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組負(fù)荷、常規(guī)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)備；第二原則：若不能滿足負(fù)荷，則供電能力不足，需要削減負(fù)荷；第三原則：若滿足必要設(shè)備電負(fù)荷需求后，給溫控設(shè)備負(fù)荷供電。再進(jìn)一步描述，步驟S2中制定社區(qū)級(jí)孤單微電網(wǎng)的運(yùn)行策略具體為：若風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、常規(guī)發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能設(shè)備負(fù)荷需求，則讀取室內(nèi)溫度；若此時(shí)室內(nèi)溫度未超越室內(nèi)設(shè)置溫度上限或未低于室內(nèi)設(shè)置溫度下限，則開啟溫控設(shè)備，供給居民用戶電負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)溫控設(shè)備儲(chǔ)能；若此時(shí)室內(nèi)溫度已經(jīng)越限值，則不開啟溫控設(shè)備，將多余的風(fēng)力機(jī)組發(fā)電在儲(chǔ)能設(shè)備中存儲(chǔ)，若儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)存量已經(jīng)達(dá)到儲(chǔ)能設(shè)備最大容量，則棄風(fēng)；若風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力小于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、常規(guī)發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能設(shè)備負(fù)荷需求，讀取室內(nèi)溫度；若此時(shí)室內(nèi)溫度處于室內(nèi)溫度設(shè)定值的上下限范圍內(nèi)時(shí)，則不開啟溫控設(shè)備；否則，開啟溫控設(shè)備，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，由常規(guī)發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能設(shè)備提供電能；若讀取室內(nèi)溫度處于室內(nèi)設(shè)置溫度的上下限之外，且常規(guī)機(jī)組和儲(chǔ)能設(shè)備均不能供給電能，則供電能力不足，需要削減負(fù)荷，同時(shí)溫度越限，不能滿足居民用戶的溫度設(shè)置限制要求。再進(jìn)一步描述，所述原邊金屬板、原邊線圈、副邊線圈和副邊金屬板四者同軸設(shè)置。再進(jìn)一步描述，步驟S3中建立含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)微網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置模型的具體內(nèi)容為：確定一年內(nèi)儲(chǔ)能設(shè)備綜合成本最小為目標(biāo)函數(shù)，其中目標(biāo)函數(shù)為：minF＝Cinv+CM+Cploss+CTloss+Ccut目標(biāo)函數(shù)中，Cinv為儲(chǔ)能設(shè)備的投資費(fèi)用；CM為儲(chǔ)能設(shè)備的運(yùn)維費(fèi)用；Cploss為缺供電費(fèi)用；CTloss為溫度越限費(fèi)用，Cwcut為棄風(fēng)懲罰費(fèi)用；其中，儲(chǔ)能設(shè)備的投資成本為其壽命周期內(nèi)的等年值，儲(chǔ)能設(shè)備投資成本的等年值費(fèi)用為：式中，r為折現(xiàn)率，取為10％；n為儲(chǔ)能設(shè)備壽命，單位為年。Cess為儲(chǔ)能設(shè)備單位容量投資成本；Sess為儲(chǔ)能設(shè)備容量；儲(chǔ)能設(shè)備的運(yùn)維費(fèi)用為儲(chǔ)能設(shè)備投資成本等年值費(fèi)用的0.04倍，即：CM＝0.04×Cinv式中，Cinv為儲(chǔ)能設(shè)備的投資成本；年缺供電費(fèi)用為單位停電損失與年缺供電量的乘積，即：Cploss＝λEENS×EEENS式中，λEENS為單位停電損失，$/kWh，EEENS為年缺供電量；溫度越限費(fèi)用為年溫度越限時(shí)段數(shù)與單時(shí)段溫度越限懲罰費(fèi)用的乘積，即：CTloss＝λT×NT式中，λT為單時(shí)段溫度越罰費(fèi)用，$/時(shí)段；NT為年溫度越限時(shí)段數(shù)；棄風(fēng)懲罰費(fèi)用為單位棄風(fēng)懲罰費(fèi)用與年棄風(fēng)量的乘積，即：Ccut＝λcut×Ecut式中，λcut為單位棄風(fēng)懲罰費(fèi)用，$/kWh；Ecut為年棄風(fēng)量；約束條件：功率平衡約束PWT+PG+Pdis-Pch＝Pl+Php式中：PWT為風(fēng)機(jī)發(fā)電功率；PG為常規(guī)機(jī)組發(fā)電功率；Pdis為儲(chǔ)能設(shè)備放電功率；Pch為儲(chǔ)能設(shè)備充電功率；Pl為一般電負(fù)荷功率；Php為溫控設(shè)備負(fù)荷功率；儲(chǔ)能設(shè)備約束儲(chǔ)能設(shè)備的SOC(荷電狀態(tài))約束：Socmin≤Soc(t)≤Socmax充電功率限制：Pch,min≤Pch≤Pch,max放電功率限制：Pdis,min≤Pdis≤Pdis,max式中，Socmin和Socmax分別為儲(chǔ)能設(shè)備荷電狀態(tài)的最小值和最大值；Pch,min和Pch,max分別為儲(chǔ)能設(shè)備的充電功率最小值和最大值；Pdis,min和Pdis,max分別問儲(chǔ)能設(shè)備放電功率的最小值和最大值；允許調(diào)節(jié)溫度范圍Tset-δ≤Tt≤Tset+δ式中，Tset為溫度設(shè)定值；δ為溫度調(diào)節(jié)范圍；供電可靠性約束LOLP≤LOLPmax式中，LOLP為微電網(wǎng)缺供電概率；LOLPmax為規(guī)劃時(shí)微電網(wǎng)允許的最大缺供電概率。再進(jìn)一步描述，供電可靠性約束條件中，微電網(wǎng)缺供電概率LOLP的具體計(jì)算公式為：式中，N為時(shí)序蒙特卡洛模擬所設(shè)定的模擬年數(shù)，Ddi為第i個(gè)停運(yùn)狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間(h)，Mdn為模擬時(shí)間跨度內(nèi)系統(tǒng)失效狀態(tài)出現(xiàn)的次數(shù)。再進(jìn)一步描述，所述溫控設(shè)備的等效熱力學(xué)模型為：當(dāng)溫控設(shè)備關(guān)斷時(shí)：當(dāng)溫控設(shè)備開啟時(shí)：式中，Troom為室內(nèi)溫度(℃)；C為等值熱電容(J/℃)；R為等值熱電阻(℃/W)；Q為熱功率(W)；To為室外環(huán)境溫度(℃)；t為仿真時(shí)刻；Δt為仿真步長(zhǎng)。再進(jìn)一步描述，步驟S4所述的采用遺傳算法對(duì)優(yōu)化配置模型進(jìn)行求解的具體步驟為：S41：輸入各設(shè)備電負(fù)荷數(shù)據(jù)、室內(nèi)溫度設(shè)定值、風(fēng)速數(shù)據(jù)、各微電源參數(shù)和設(shè)置遺傳算法的種群數(shù)量和迭代次數(shù)；S42：計(jì)算風(fēng)機(jī)輸出功率；S43：使用隨機(jī)數(shù)方法產(chǎn)生遺傳算法初始種群，采用二進(jìn)制對(duì)染色體編碼；S44：對(duì)染色體進(jìn)行解碼，檢查種群是否滿足約束條件，并種群進(jìn)行調(diào)整，使其滿足約束條件；S45：根據(jù)運(yùn)行策略，對(duì)儲(chǔ)存設(shè)備容量、儲(chǔ)存設(shè)備投資年值、運(yùn)維成本、棄風(fēng)懲罰費(fèi)用、缺供電懲罰費(fèi)用、溫度越限懲罰費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算；S46：計(jì)算當(dāng)前種群內(nèi)個(gè)體對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)LOLP，并計(jì)算個(gè)體適應(yīng)度；S47：通過算子對(duì)當(dāng)前種群中的染色體進(jìn)行選擇、交叉、變異操作，得到下一代群體；S48：判斷否達(dá)到最大迭代次數(shù)，達(dá)到最大迭代次數(shù)則結(jié)束計(jì)算，輸出優(yōu)化后的結(jié)果，即輸出儲(chǔ)能設(shè)備配置容量；否則，返回步驟S43。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明以含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)孤島微電網(wǎng)為研究對(duì)象，以一年內(nèi)綜合成本最小為目標(biāo)函數(shù)，建立了含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)微網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置模型，研究了溫控設(shè)備的儲(chǔ)能特性對(duì)社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)電儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置的影響，考慮了棄風(fēng)懲罰費(fèi)用、可靠性約束、溫度允許變化范圍等對(duì)微電網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)備容量?jī)?yōu)化配置的影響，建立的模型更加全面，考慮的因素也更加符合實(shí)際含溫控設(shè)備的微電網(wǎng)規(guī)劃的需求，整個(gè)方法算法簡(jiǎn)單，便于工程人員學(xué)習(xí)使用，并且通用性較好，可廣泛應(yīng)用于含溫控設(shè)備的微電網(wǎng)儲(chǔ)能設(shè)備容量規(guī)劃分析。附圖說明圖1是本發(fā)明計(jì)及溫控設(shè)備的社區(qū)微電網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置方法流程圖；圖2是本發(fā)明溫控設(shè)備儲(chǔ)能特性分析示意框圖；圖3是本發(fā)明遺傳算法流程圖；圖4是本發(fā)明社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)年度負(fù)荷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖；圖5是本發(fā)明社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)年度風(fēng)速數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖；圖6是本發(fā)明社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)年度環(huán)境溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖圖7是本發(fā)明三種情形下儲(chǔ)能設(shè)備容量對(duì)比示意圖；圖8是本發(fā)明Case1充放電示意圖；圖9是本發(fā)明Case2充放電示意圖；圖10是本發(fā)明Case3充放電示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式以及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。從圖1可以看出，一種計(jì)及溫控設(shè)備的社區(qū)微電網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置方法，包括以下步驟：S1：統(tǒng)計(jì)社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)年度負(fù)荷、風(fēng)速數(shù)據(jù)和環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，并計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率；其中，計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率的具體內(nèi)容為：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率Ptw與風(fēng)速v之間的關(guān)系可近似描述為分段函數(shù)：式中，vci為切入風(fēng)速，vco為切出風(fēng)速，vr為額定風(fēng)速，Prw為風(fēng)電機(jī)組額定輸出功率。當(dāng)風(fēng)速介于切入風(fēng)速vci和額定風(fēng)速vr之間，風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率可以表示為風(fēng)速的近似線性函數(shù)P(v)，即：S2：為了增大新能源消納，制定社區(qū)級(jí)孤單微電網(wǎng)的運(yùn)行策略；其中，制定社區(qū)級(jí)孤單微電網(wǎng)的運(yùn)行策略的原則為：第一原則：首先滿足除去溫控設(shè)備以外的必要設(shè)備電負(fù)荷需求，所述必要設(shè)備電負(fù)荷包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組負(fù)荷、常規(guī)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷和儲(chǔ)能設(shè)備，且微電源供電順序依次為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組負(fù)荷、常規(guī)發(fā)電機(jī)組負(fù)荷、儲(chǔ)能設(shè)備；第二原則：若不能滿足負(fù)荷，則供電能力不足，需要削減負(fù)荷；第三原則：若滿足必要設(shè)備電負(fù)荷需求后，給溫控設(shè)備負(fù)荷供電。制定社區(qū)級(jí)孤單微電網(wǎng)的運(yùn)行策略具體為：若風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力大于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、常規(guī)發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能設(shè)備負(fù)荷需求，則讀取室內(nèi)溫度；若此時(shí)室內(nèi)溫度未超越室內(nèi)設(shè)置溫度上限或未低于室內(nèi)設(shè)置溫度下限，則開啟溫控設(shè)備，供給居民用戶電負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)溫控設(shè)備儲(chǔ)能；若此時(shí)室內(nèi)溫度已經(jīng)越限值，則不開啟溫控設(shè)備，將多余的風(fēng)力機(jī)組發(fā)電在儲(chǔ)能設(shè)備中存儲(chǔ)，若儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)存量已經(jīng)達(dá)到儲(chǔ)能設(shè)備最大容量，則棄風(fēng)；若風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力小于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、常規(guī)發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能設(shè)備負(fù)荷需求，讀取室內(nèi)溫度；若此時(shí)室內(nèi)溫度處于室內(nèi)溫度設(shè)定值的上下限范圍內(nèi)時(shí)，則不開啟溫控設(shè)備；否則，開啟溫控設(shè)備，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，由常規(guī)發(fā)電機(jī)組和儲(chǔ)能設(shè)備提供電能；若讀取室內(nèi)溫度處于室內(nèi)設(shè)置溫度的上下限之外，且常規(guī)機(jī)組和儲(chǔ)能設(shè)備均不能供給電能，則供電能力不足，需要削減負(fù)荷，同時(shí)溫度越限，不能滿足居民用戶的溫度設(shè)置限制要求。所述溫控設(shè)備的等效熱力學(xué)模型為：當(dāng)溫控設(shè)備關(guān)斷時(shí)：當(dāng)溫控設(shè)備開啟時(shí)：式中，Troom為室內(nèi)溫度(℃)；C為等值熱電容(J/℃)；R為等值熱電阻(℃/W)；Q為熱功率(W)；To為室外環(huán)境溫度(℃)；t為仿真時(shí)刻；Δt為仿真步長(zhǎng)。在微網(wǎng)中，溫控設(shè)備對(duì)室內(nèi)溫度的改變范圍可以彈性改變功率消耗量。對(duì)于含新能源比例較大的微電網(wǎng)中，當(dāng)新能源過剩時(shí)，為了增加新能源消納，需要對(duì)過剩的新能源進(jìn)行儲(chǔ)存，此時(shí)，對(duì)于溫控設(shè)備來說，其調(diào)節(jié)后的溫度如果未超過溫度允許調(diào)節(jié)范圍時(shí)，溫控設(shè)備可以開啟，消耗過剩新能源，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度設(shè)定值，使室內(nèi)溫度上升或者下降，這個(gè)過程相當(dāng)于電儲(chǔ)能設(shè)備的充電過程。當(dāng)隨后的時(shí)間段內(nèi)，新能源全部消納，室內(nèi)溫度因?yàn)橹皶r(shí)間段的調(diào)整，在不開啟溫控設(shè)備情況下，根據(jù)自然變化室內(nèi)溫度下降或上升后，仍然處于溫度允許調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，滿足相應(yīng)要求，則溫控設(shè)備不開啟，減少了電能的消耗，此時(shí)也就是將之前消耗新能源獲得的熱能釋放出來，這個(gè)過程相當(dāng)于電儲(chǔ)能設(shè)備的放電過程。綜上所述，溫控設(shè)備具有儲(chǔ)能特性，可以實(shí)現(xiàn)“廣義儲(chǔ)能”的作用。從以上分析可以得出，溫控設(shè)備通過溫度調(diào)節(jié)可以消納過剩新能源，同時(shí)在新能源消納完全時(shí)，可以釋放之前存儲(chǔ)的熱能，達(dá)到了儲(chǔ)能的作用，因此可以對(duì)電儲(chǔ)能進(jìn)行部分替代，進(jìn)而影響儲(chǔ)能設(shè)備容量的配置，其中具體溫控設(shè)備儲(chǔ)能特性分析示意框圖詳見圖2。S3：以含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)孤島微電網(wǎng)為研究對(duì)象，以一年內(nèi)綜合成本最小為目標(biāo)函數(shù)，基于步驟S2建立的運(yùn)行策略建立含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)微網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置模型；建立含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)微網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置模型的具體內(nèi)容為：最小化一年內(nèi)系統(tǒng)綜合成本，考慮儲(chǔ)能設(shè)備的投資費(fèi)用、運(yùn)維費(fèi)用、棄風(fēng)懲罰費(fèi)用、缺供電費(fèi)用、溫度越限費(fèi)用等。確定一年內(nèi)儲(chǔ)能設(shè)備綜合成本最小為目標(biāo)函數(shù)，其中目標(biāo)函數(shù)為：minF＝Cinv+CM+Cploss+CTloss+Ccut目標(biāo)函數(shù)中，Cinv為儲(chǔ)能設(shè)備的投資費(fèi)用；CM為儲(chǔ)能設(shè)備的運(yùn)維費(fèi)用；Cploss為缺供電費(fèi)用；CTloss為溫度越限費(fèi)用，Cwcut為棄風(fēng)懲罰費(fèi)用；其中，由于儲(chǔ)能設(shè)備的生命周期較長(zhǎng)，儲(chǔ)能設(shè)備的投資成本為其壽命周期內(nèi)的等年值，儲(chǔ)能設(shè)備投資成本的等年值費(fèi)用為：式中，r為折現(xiàn)率，取為10％；n為儲(chǔ)能設(shè)備壽命，單位為年。Cess為儲(chǔ)能設(shè)備單位容量投資成本；Sess為儲(chǔ)能設(shè)備容量，容量單位為kWh；儲(chǔ)能設(shè)備的運(yùn)維費(fèi)用為儲(chǔ)能設(shè)備投資成本等年值費(fèi)用的0.04倍，即：CM＝0.04×Cinv式中，Cinv為儲(chǔ)能設(shè)備的投資成本，單位為$/kWh；年缺供電費(fèi)用為單位停電損失與年缺供電量的乘積，即：Cploss＝λEENS×EEENS式中，λEENS為單位停電損失，$/kWh，EEENS為年缺供電量，kWh；考慮居民用戶對(duì)溫度的要求，即溫度舒適度的約束，當(dāng)溫度超過約束時(shí)需要對(duì)其越限進(jìn)行相應(yīng)費(fèi)用計(jì)算。溫度越限費(fèi)用為年溫度越限時(shí)段數(shù)與單時(shí)段溫度越限懲罰費(fèi)用的乘積，即：CTloss＝λT×NT式中，λT為單時(shí)段溫度越罰費(fèi)用，$/時(shí)段；NT為年溫度越限時(shí)段數(shù)；棄風(fēng)懲罰費(fèi)用為單位棄風(fēng)懲罰費(fèi)用與年棄風(fēng)量的乘積，即：Ccut＝λcut×Ecut式中，λcut為單位棄風(fēng)懲罰費(fèi)用，$/kWh；Ecut為年棄風(fēng)量，kWh；約束條件：功率平衡約束PWT+PG+Pdis-Pch＝Pl+Php式中：PWT為風(fēng)機(jī)發(fā)電功率；PG為常規(guī)機(jī)組發(fā)電功率；Pdis為儲(chǔ)能設(shè)備放電功率；Pch為儲(chǔ)能設(shè)備充電功率；Pl為一般電負(fù)荷功率；Php為溫控設(shè)備負(fù)荷功率；儲(chǔ)能設(shè)備約束儲(chǔ)能設(shè)備的SOC(荷電狀態(tài))約束：Socmin≤Soc(t)≤Socmax充電功率限制：Pch,min≤Pch≤Pch,max放電功率限制：Pdis,min≤Pdis≤Pdis,max式中，Socmin和Socmax分別為儲(chǔ)能設(shè)備荷電狀態(tài)的最小值和最大值；Pch,min和Pch,max分別為儲(chǔ)能設(shè)備的充電功率最小值和最大值；Pdis,min和Pdis,max分別問儲(chǔ)能設(shè)備放電功率的最小值和最大值；允許調(diào)節(jié)溫度范圍Tset-δ≤Tt≤Tset+δ式中，Tset為溫度設(shè)定值；δ為溫度調(diào)節(jié)范圍；供電可靠性約束LOLP≤LOLPmax式中，LOLP為微電網(wǎng)缺供電概率；LOLPmax為規(guī)劃時(shí)微電網(wǎng)允許的最大缺供電概率。微電網(wǎng)缺供電概率LOLP的具體計(jì)算公式為：式中，N為時(shí)序蒙特卡洛模擬所設(shè)定的模擬年數(shù)，Ddi為第i個(gè)停運(yùn)狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間(h)，Mdn為模擬時(shí)間跨度內(nèi)系統(tǒng)失效狀態(tài)出現(xiàn)的次數(shù)。S4：根據(jù)步驟S1得到的數(shù)據(jù)，采用遺傳算法對(duì)步驟S3建立的優(yōu)化配置模型進(jìn)行求解。結(jié)合圖3可以看出，采用遺傳算法對(duì)優(yōu)化配置模型進(jìn)行求解的具體流程為：S41：輸入各設(shè)備電負(fù)荷數(shù)據(jù)、室內(nèi)溫度設(shè)定值、風(fēng)速數(shù)據(jù)、各微電源參數(shù)和設(shè)置遺傳算法的種群數(shù)量和迭代次數(shù)；S42：計(jì)算風(fēng)機(jī)輸出功率；S43：使用隨機(jī)數(shù)方法產(chǎn)生遺傳算法初始種群，采用二進(jìn)制對(duì)染色體編碼；S44：對(duì)染色體進(jìn)行解碼，檢查種群是否滿足約束條件，并種群進(jìn)行調(diào)整，使其滿足約束條件；S45：根據(jù)運(yùn)行策略，對(duì)儲(chǔ)存設(shè)備容量、儲(chǔ)存設(shè)備投資年值、運(yùn)維成本、棄風(fēng)懲罰費(fèi)用、缺供電懲罰費(fèi)用、溫度越限懲罰費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算；S46：計(jì)算當(dāng)前種群內(nèi)個(gè)體對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)LOLP，并計(jì)算個(gè)體適應(yīng)度；S47：通過算子對(duì)當(dāng)前種群中的染色體進(jìn)行選擇、交叉、變異操作，得到下一代群體；S48：判斷否達(dá)到最大迭代次數(shù)，達(dá)到最大迭代次數(shù)則結(jié)束計(jì)算，輸出優(yōu)化后的結(jié)果，即輸出儲(chǔ)能設(shè)備配置容量；否則，返回步驟S43。在本實(shí)施例中，為驗(yàn)證本發(fā)明所提模型的有效性，對(duì)某一含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置。該社區(qū)單位棄風(fēng)懲罰費(fèi)用為2$/kWh，系統(tǒng)的峰值負(fù)荷取為1MW，微網(wǎng)中，溫控設(shè)備包括30臺(tái)電熱泵設(shè)備，室內(nèi)溫度設(shè)定值為24℃；其中電熱泵的等值熱電阻R、等值熱電容C和熱功率Q分別取0.1208℃/W、3599.3J/W和400W；電熱泵的額定功率為6kW；單位缺供電量懲罰費(fèi)用為10$/kWh；單時(shí)段溫度越限懲罰費(fèi)用為1$/時(shí)段；可靠性約束要求為：LOLP≤0.001。具體的社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)年度負(fù)荷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖見圖4，社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)年度風(fēng)速數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖詳見圖5，社區(qū)級(jí)微電網(wǎng)年度環(huán)境溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖見圖6。在本實(shí)施例中，微電源參數(shù)包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組參數(shù)和鉛酸蓄電池組參數(shù)，其中微電源的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組見表1：表1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組參數(shù)風(fēng)機(jī)切入風(fēng)速vci(m/s)切出風(fēng)速vco(m/s)額定風(fēng)速vr(m/s)額定功率Prw(kW)WT5251550微電源儲(chǔ)能設(shè)備鉛酸蓄電池組的參數(shù)見表2：表2鉛酸蓄電池組參數(shù)以含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)孤島微電網(wǎng)為研究對(duì)象，以一年內(nèi)綜合成本最小為目標(biāo)函數(shù)，基于建立的運(yùn)行策略建立含溫控設(shè)備的社區(qū)級(jí)微網(wǎng)儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化配置模型；在本實(shí)施例中，假設(shè)建筑內(nèi)要求一年四季恒溫控制，將被控室內(nèi)溫度設(shè)定為24℃，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，考慮了三種情形下的儲(chǔ)能優(yōu)化配置問題：Case1：允許調(diào)節(jié)溫度范圍為23℃-25℃(±1℃)；Case2：允許調(diào)節(jié)溫度范圍為22℃-26℃(±2℃)；Case3：允許調(diào)節(jié)溫度范圍為20℃-28℃(±4℃)。得到三種情形下的的儲(chǔ)能設(shè)備容量?jī)?yōu)化配置結(jié)果，具體見表3：表3儲(chǔ)能設(shè)備容量?jī)?yōu)化配置結(jié)果從表3可以看出，隨著溫控設(shè)備溫度調(diào)節(jié)范圍的增大，電儲(chǔ)能配置容量逐漸下降，變化趨勢(shì)如下圖所示。當(dāng)允許調(diào)節(jié)溫度范圍分別為±1℃、±2℃和±4℃時(shí)，儲(chǔ)能設(shè)備容量從2009kWh下降為1644kWh和918kWh，下降幅度分別為18.17％和54.3％。另外，隨著允許調(diào)節(jié)溫度范圍的增加，棄風(fēng)懲罰費(fèi)用逐漸降低，下降幅度分別為4.2％和9.9％，即棄風(fēng)量逐漸減小，這主要是因?yàn)殡S著允許調(diào)節(jié)溫度范圍的增大，溫控設(shè)備作為“廣義儲(chǔ)能設(shè)備”的調(diào)節(jié)能力增大，可以提高新能源的消納率，減少棄風(fēng)量。其中，儲(chǔ)能設(shè)備容量對(duì)比圖詳見圖7?；诒景l(fā)明制定的運(yùn)行策略，統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)能設(shè)備容量最優(yōu)配置結(jié)果下，不同情況下儲(chǔ)能設(shè)備一年的充放電次數(shù)，如表4所示。表4三種情況下儲(chǔ)能設(shè)備充放電次數(shù)統(tǒng)計(jì)Case1Case2Case3充放電次數(shù)213207182和表4對(duì)應(yīng)的充放電示意圖見圖8、9、10，圖中當(dāng)功率為負(fù)值時(shí)，表示儲(chǔ)能設(shè)充電；當(dāng)功率為正值時(shí)，儲(chǔ)能設(shè)備放電。從表4中可以看出，Case1、Case2和Case3的儲(chǔ)能設(shè)備充放電次數(shù)分別為213次、207次和182次，相比于Case1，Case2和Case3分別降低了2.8％和14.6％。這是因?yàn)椋S著溫度的變化，熱泵將電能“廣義”儲(chǔ)存起來之后，使得電儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)存的電能減少，對(duì)應(yīng)的充放電次數(shù)也相應(yīng)減少。同時(shí)，隨著允許調(diào)節(jié)溫度范圍的增大，充放電次數(shù)減少，儲(chǔ)能的充放電深度也明顯減小。由于儲(chǔ)能設(shè)備的壽命與儲(chǔ)能充放電次數(shù)和充放電深度緊密相關(guān)，減少了充放電次數(shù)和充放電深度，可以延長(zhǎng)儲(chǔ)能設(shè)備的使用壽命，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。當(dāng)前第1頁1 2 3