一種綜合能源系統(tǒng)中的分布式電源的配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于綜合能源系統(tǒng)領(lǐng)域，具體來說，設(shè)及一種綜合能源系統(tǒng)中的分布式電 源的配置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)保問題的緊迫要求促進(jìn)了可持續(xù)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，因此，獨(dú)立 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的多元化能源需求（比如:天然氣、電、熱等能源形 式）。傳統(tǒng)形式上對(duì)網(wǎng)絡(luò)的單獨(dú)優(yōu)化的結(jié)果往往不能精確地對(duì)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)實(shí)施精確的調(diào)度計(jì) 劃，而綜合能源系統(tǒng)則由于存在能源的互聯(lián)和禪合而更能適應(yīng)多種能源形式需求，因此規(guī) 劃結(jié)果更具有精確性和可靠性。
[0003] 目前存在的綜合能源系統(tǒng)的研究大部分集中在對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)、熱力網(wǎng)絡(luò)和天然氣網(wǎng) 等在傳輸側(cè)的研究，基于配電側(cè)的研究則相對(duì)不成熟，針對(duì)綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化和規(guī)劃問 題則更加不完善，因此存在于配電側(cè)的綜合能源系統(tǒng)仍然需要更系統(tǒng)、更具體的研究來提 高能源的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問題:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種綜合能源系統(tǒng)中的分布式電 源的配置方法，適用于年負(fù)荷波動(dòng)較大條件下系統(tǒng)設(shè)備的最優(yōu)配置方案，可保證系統(tǒng)高效 率地滿足多能源需求，同時(shí)提高綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
[000引技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例采用W下方案：
[0006] -種綜合能源系統(tǒng)中的分布式電源的配置方法，該方法包括如下步驟：
[0007] 步驟10)分別建立電力網(wǎng)絡(luò)模型、熱力網(wǎng)絡(luò)模型和分布式電源模型；
[0008] 步驟20)根據(jù)步驟10)建立的模型，通過分布式電源對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)和熱力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行熱 電禪合，建立綜合能源系統(tǒng)模型；
[0009] 步驟30)采用粒子群算法對(duì)步驟20)建立的綜合能源系統(tǒng)模型進(jìn)行求解，獲得綜合 能源系統(tǒng)中分布式電源的最優(yōu)配置。
[0010]作為優(yōu)選方案，所述的步驟10)中，電力網(wǎng)絡(luò)模型采用電力系統(tǒng)IEEE-33標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn) 系統(tǒng)，建立包含分布式電源的如式(1)至式(12)所示的電力系統(tǒng)規(guī)劃模型：
[0011]依據(jù)式(1)確定電力系統(tǒng)有功功率上下限的約束條件：
[001引巧教《巧奶 <巧巖X式（1)
[001引式中，巧I隸示分布式電源有功出力的下限，巧之表示分布式電源有功出力的上 限，Pi,DC表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式電源的有功功率；
[0014]依據(jù)式(2)確定電力系統(tǒng)無功功率上下限的約束條件：
[001引城鳴。6端式(引
[0016] 式中，徑攜表示分布式電源無功出力的下限，谷SS表示分布式電源無功出力的上 限，化,DG表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式電源的無功功率；
[0017] 依據(jù)式(3)確定電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)約束：
[0018] N^<NG<N^^ 式(3)
[0019] 式中，.iVS表不電力系統(tǒng)中分布式電源數(shù)量的下限，A班表不電力系統(tǒng)中分布式電 源數(shù)量的上限，NG表示當(dāng)前電力系統(tǒng)中分布式電源的數(shù)量；
[0020] 依據(jù)式(4)確定電力系統(tǒng)有功功率平衡約束條件：
[00引]a節(jié),。盡'車巧:思W二巧',L+ 巧挪I咖式(4)
[002引式中，a為0-1變量，當(dāng)a為0時(shí)，表示節(jié)點(diǎn)i處不含分布式電源；當(dāng)a為1時(shí)，表示節(jié)點(diǎn)i 處含分布式電源；片。。表示在第t時(shí)段內(nèi)，第i個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式電源的有功功率；巧gwd表示在第 t時(shí)段內(nèi)，節(jié)點(diǎn)i處電力系統(tǒng)向大電網(wǎng)引進(jìn)的有功功率；片,表示在第t時(shí)段內(nèi)，節(jié)點(diǎn)i處的有 功負(fù)荷需求；巧表示在第t時(shí)段內(nèi)，注入節(jié)點(diǎn)i的有功功率；表示在第t時(shí)段內(nèi)，注入 節(jié)點(diǎn)i+1的有功功率；
[0023] 依據(jù)式(5)確定電力系統(tǒng)無功功率平衡約束條件：
[0024] a .谷.DG + 0.爐,/ =島./_ + fi.巧。H - 0+1.円mr 式（5)
[00巧]式中，公表示在第t時(shí)段內(nèi)，第i個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式電源的無功功率，公0W表示在第t 時(shí)段內(nèi)，節(jié)點(diǎn)i處電力系統(tǒng)向大電網(wǎng)引進(jìn)的無功功率，銭i表示在第t時(shí)段內(nèi)，節(jié)點(diǎn)i處的有功 負(fù)荷需求，表示在第t時(shí)段內(nèi)，注入節(jié)點(diǎn)i的無功功率；貧表示在第t時(shí)段內(nèi)，注入節(jié) 點(diǎn)i+1的無功功率；
[0026] 依據(jù)式(6)確定電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓約束條件：
[0027] 巧顧<^<尸顚式（6)
[002引式中，Vi表示節(jié)點(diǎn)i的電壓值，巧W表示節(jié)點(diǎn)i的電壓上限值，巧'"表示節(jié)點(diǎn)i的電壓 下限值；
[0029]依據(jù)式(7)和式(8)確定電力系統(tǒng)的潮流約束：
[0032] 式中，Pi,grid表示電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i處向大電網(wǎng)引進(jìn)的有功功率，Pi,DC表示電力系 統(tǒng)中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式電源的有功功率，Pi,L表示電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i處的有功負(fù)荷需求，Vi表 示電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i的電壓值，Vj表示電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)j的電壓值，Yu表示電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i 和節(jié)點(diǎn)j之間的電導(dǎo)值，Qi康示Yij的相角，S康示電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i的電壓角，S康示電力系 統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)j的電壓角，Qi,gri康示節(jié)點(diǎn)i處電力系統(tǒng)向大電網(wǎng)引進(jìn)的無功功率，Qi,DG表示電力 系統(tǒng)中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式電源的無功功率，Qi,L表示電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i處的有功負(fù)荷需求；
[0033] 分布式電源采用化pstone65型微型燃?xì)廨啓C(jī)作為系統(tǒng)的熱電設(shè)備，依據(jù)式(9)一 式(12)確定分布式電源的熱電效率：
[0034] 化'",二。X 化/?;十 A X 化-h ('X /乂巧 + (/ X y;:7"式（9)
[0035] q;;;|:""(65kW ) = 0.29 式（10)
[0036] W,',;,.((，化 W) = 0.61 式（11)
[0037] 盛G=iU;.??，'a.祐；/ 板G 式（12)
[0038] 式中，拆。。表示節(jié)點(diǎn)i處分布式電源實(shí)際運(yùn)行的電效率;a為常數(shù)，取為0.8838;b為 常數(shù)，取為-2.182; C為常數(shù)，取為2.0; d為常數(shù)，取為0.29; PLR表示部分負(fù)荷率;福r表示分 布式電源的額定功率;始。表示分布式電源的熱效率，巧。。表示節(jié)點(diǎn)i處分布式電源的熱功 率，Pi , DG表不第i個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式電源的有功功率，Tlrec表不分布式電源的熱能回收率，.施X；表 示節(jié)點(diǎn)i處分布式電源實(shí)際運(yùn)行的熱效率。
[0039] 作為優(yōu)選方案，所述的步驟10)中，熱力網(wǎng)絡(luò)模型采用平行于電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)水力 管網(wǎng)作為熱能傳播的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，建立包含分布式電源的如式（14)至式（16)所示的熱能系統(tǒng) 模型：
[0040] 依據(jù)式(14)確定熱能系統(tǒng)的水累的運(yùn)行特性：
[0041] <=皆-今。'((《)2 式(14)
[0042] 式中，〇冷表示熱能系統(tǒng)中水累節(jié)點(diǎn)P的揚(yáng)程，G表示常數(shù)，巧°表示熱能系統(tǒng)中水 累節(jié)點(diǎn)P的運(yùn)行系數(shù)，堿隸示熱能系統(tǒng)中水累節(jié)點(diǎn)P的水流速度；
[0043] 依據(jù)式(15)確定熱能系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)水位的上下限約束條件：
[0044] 巧化'血 <壓式（15)
[004引式中，Wf表示節(jié)點(diǎn)k的實(shí)際水位值，?f-'表示節(jié)點(diǎn)k的水位上限值，wf""'表示節(jié)點(diǎn)k 的水位下限值；
[0046] 依據(jù)式(16)確定熱能系統(tǒng)中水壓閥的運(yùn)行特性：
[0047] 堿-堿。貨.的m)V(2.g)式(IS)
[004引式中，.CE)広表示節(jié)點(diǎn)n的水位壓頭，?已表示節(jié)點(diǎn)m的水位壓頭，K表示能源損耗率，節(jié) 點(diǎn)n位于節(jié)點(diǎn)m的上游，v?表示節(jié)點(diǎn)n和節(jié)點(diǎn)m間管道內(nèi)的水流速，g表示重力常數(shù)。
[0049 ]作為優(yōu)選方案，所述的步驟20)具體包括：
[0050]步驟201)確定W綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行成本最小為目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)包含綜合能源 系統(tǒng)的初始投資成本Ccap、分布式電源和燃?xì)忮仩t的燃料費(fèi)用Cf、系統(tǒng)向大電網(wǎng)的購(gòu)電費(fèi)用 Ce、電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)損費(fèi)用Cl和系統(tǒng)的等值環(huán)境成本Cgs,目標(biāo)函數(shù)如式（17)-式(23)所 示：
[0059 ]式中，f。。3康示綜合能源系統(tǒng)的總運(yùn)行成本，N表示綜合能源系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，T表示 一個(gè)典型日內(nèi)的區(qū)間數(shù)，Cl, cap表示電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i處設(shè)備的初始投資成本，Cl,f表示電力 系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i處設(shè)備的燃料費(fèi)用，Cl,e表示節(jié)點(diǎn)i處系統(tǒng)向大電網(wǎng)的購(gòu)電費(fèi)用，Cl,1表示節(jié)點(diǎn)i 處電力系統(tǒng)的等值網(wǎng)損費(fèi)用，At表示時(shí)段區(qū)間，Di表示模型中采用的過渡季典型日的天 數(shù)，D康示規(guī)劃模型中采用的夏季典型日的天數(shù)，D3表示模型中采用冬季典型日的天數(shù)，M表 示懲罰因子；
[0060] Ci, GapDG表示節(jié)點(diǎn)i處分布式電源的初始投資成本，Ci, Gapbl表示節(jié)點(diǎn)i處燃?xì)忮仩t的 初始投資成本;0表示0-1變量;0為0時(shí)，表示該節(jié)點(diǎn)處不存在燃?xì)忮仩t;0為1時(shí)，表示該節(jié)點(diǎn) 處存在燃?xì)忮仩t;R為資金回收率，Cfuel表示天然氣的價(jià)格；公己表示第t時(shí)段內(nèi)節(jié)點(diǎn)i處分 布式電源的熱功率；公1;表示第t時(shí)段內(nèi)節(jié)點(diǎn)i處燃?xì)忮仩t的熱功率;爲(wèi)6表示第t時(shí)段內(nèi)系統(tǒng) 向大電網(wǎng)買電的價(jià)格；巧表示第t時(shí)段內(nèi)電力系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)i處向大電網(wǎng)引進(jìn)的有功功率 片表示第t時(shí)段內(nèi)節(jié)點(diǎn)i處系統(tǒng)的網(wǎng)損值;y表示分布式電源的使用壽命;r表示銀行利率；
[0061] 矮表示節(jié)點(diǎn)i處燃?xì)忮仩t的熱功率，Ebi,X表示燃?xì)忮仩t排放的第X種污染物，Pi,DG 表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)分布式電源的有功功率，Edg,X表示分布式電源排放的第X種污染物，Pgrid表示 大電網(wǎng)向電力系統(tǒng)提供的功率，Egrid,X表示大電網(wǎng)排放的第X種污染物，Cp,X表示第X種污染 物的排放物的罰款費(fèi)用，Cl,X表示治污費(fèi)用；
[0062] 步驟202)確定綜合能源系統(tǒng)的約束條件：
[0063] 依據(jù)式(25)確定綜合能源系統(tǒng)的熱能平衡約束條件：
[0064] 谷U。，,' = a.終友+護(hù)貨/ +說腳"' +公地式（25)
[006引式中，必W表示第t時(shí)段內(nèi)節(jié)點(diǎn)i釋放的熱量，a和0均為0-1變量;a為0時(shí)，