考慮蓄冰空調并具有電冷耦合特征的微電網優化調度方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及智能電網技術領域，特別是設及一種考慮蓄冰空調并具有電冷禪合特 征的微電網優化調度方法。
【背景技術】
[0002] 微電網(Micro-grid,也稱微網）是一種新興的能源互聯網/智能電網技術。是一個 高效利用分布式可再生能源與清潔能源，具有自我控制，保護與管理的供能系統。微電網具 有很多的優勢，首先，它可W實現能源的高效利用；其次，它可最低的成本滿足用戶的 多種能量需求;第Ξ，它可W提高用戶供電可靠性;最后，可W有效的平抑可再生能源所帶 來供給波動性。
[0003] 微電網可W將風、光、CCHP等分布式能源統一管理，實現了可再生能源的大規模接 入，并對外提供冷、熱、電多種能量形式。運種形式的微電網主要依賴CCHP機組和電空調在 用電高峰時產生冷能，造成微電網系統的安裝成本、運行費用高、經濟效率差，對于大電網 的削峰填谷幫助不大，很難大規模應用。
[0004] 據統計，夏季城市空調的用電負荷已占到城市高峰電力總負荷的40%，空調用電已 成為用電高峰不斷攀升的主要因素，并逐年拉大峰谷差。因此，位于負荷中屯、的微電網需要 考慮如何W較低的成本滿足制冷或多種能量需求，運是用戶最關注的問題。
[0005] 蓄冰制冷空調系統作為一個低成本的成熟技術，近年來發展很快，它通過增加不 凍液循環，在夜間電網低谷時段開機，將制冷機產生的冷量通過蓄冰設備W冰的形式儲存 起來，在白天用電高峰時段利用融冰釋放冷量，用W部分或全部滿足空調負荷需求，從而實 現"削峰填谷"，一方面可W減少制冷機組的裝機容量和用戶運行成本，另一方面可減少電 網投資，提高電網運行效率，實現良好的經濟和社會效益。
[0006] 利用蓄冰空調、CCHPS聯供機組、分布式可再生能源組成的面向負荷中屯、的微電 網系統，一方面可W降低CCHP機組的安裝容量和日常運行成本；另一方面通過幫助電網實 現削峰填谷，來獲得額外的收益。利用蓄冰空調和CCHP機組的運行特性，根據不同能源用戶 的需求，通過日前計劃和實時調度策略，確定微電網中不同類型的能源(CCHP，蓄冷，風電， 光伏，儲電、外部電網等）的冷、電輸出功率，來實現滿足用戶對多種能源（電，冷)需求的最 小成本目標。
[0007] 現有技術的缺陷和不足： 在已有的微電網優化調度問題的研究中，有些只是將大電網中的優化調度方法移植過 來，僅僅考慮電能的平衡，而沒有考慮微網內所特有的冷負荷的供需平衡。優化結果只是在 用電高峰時啟動CCHP機組，降低用戶的用電費用，同時起到削峰的目的，并沒有考慮CCHP機 組的余熱制冷。當僅利用CCHP機組燃氣發電時，機組的效率非常低(最高僅有0.3左右）。如 果需要同時考慮微網內的電、冷負荷供需平衡，由于CCHP機組具有供電與供冷禪合關聯的 特性，會增加優化的難度和復雜性，目前運方面的研究剛剛開始。
[000引CCHP可W同時為微電網內的電負荷和冷負荷提供能源，所WCCHP的精確建模對微 網優化調度問題非常重要。關于CCHP機組的功率特性建模，W往研究中都是假設CCHP運行 在額定功率，或者假設CCHP的轉換效率為固定的常數，但是運種假設并不能準確反應CCHP 的部分負荷特性，對微網優化調度結果有較大影響。
[0009] W往微網優化調度的研究中很少設及蓄冰空調。但是，隨著國家電力需求側綜合 試點工作W及相應削峰填谷補貼政策的推進，蓄冰制冷運一成熟的技術會在微電網內有很 大的推廣空間，運無疑會增加微網經濟調度的難度，主要表現在W下幾個方面:1)蓄冰空調 是一種柔性電負荷，通過消耗電能進行冷能的供給，是連接兩種能源的紐帶;2)利用電網的 峰谷差進行蓄冰空調蓄冰和釋冰的有效調度，不但可W降低用戶的用電成本，而且可W起 到削峰填谷的作用，但需要考慮與CC冊的博弈，因為CCHP制冷的同時，還可W產生電能，另 外CCHP和蓄冰空調的效率還需要綜合考慮。因此，需要研發相應的調度模型與算法來確定 CCHP和蓄冰空調的交互協調工作方式。

【發明內容】

[0010] 本發明主要解決的技術問題是提供一種考慮蓄冰空調并具有電冷禪合特征的微 電網優化調度方法，具有可靠性能高、定位精確等優點，同時在智能電網技術的應用及普及 上有著廣泛的市場前景。
[0011] 為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是： 提供1. 一種考慮蓄冰空調并具有電冷禪合特征的微電網優化調度方法，其步驟包括： (1)建立精細準確的微電網供能設備動態運行模型： (1.1) 建立CCHP的運行分析模型： (1.1.1) 設置電功率輸出效率模型為： 史CHP腳才佑《?的)， 其中，Echp (t)為CCHP的電功率輸出效率，PcHP (t)為CCHP在t時刻的電功率輸出； (1.1.2) 在W冷定電的工作方式下，制冷量-發電功率輸出禪合關系為： 復(％#㈱， 其中，QcHP(t)為CCHP在時刻t供冷輸出； (1.1.3 )根據特定工況進行修正建模，與特定工況有關的參數包括:CCHP機組的工作環 境溫度T、海拔E、入口壓力損失也/Viasisiaffis和背足也巧邸S ; 特定工況下CCHP機組的余煙氣制冷量與發電量的關系為猛W (皆謝，
其中，細是在特定工況下CC冊機組部分負荷運行時的煙氣排放溫度，E_Tmax是 在特定工況下CCHP機組滿負荷運行時的煙氣排放溫度;Pmax、iW倘分別為特定工況下CCHP 機組滿負荷運行時的輸出電功率和部分負荷運行時的輸出電功率;心__巧，。是在特定工 況下CCHP機組部分負荷運行時的煙氣排放速度，E_Vmax為特定工況下CCHP機組滿負荷運行 時的煙氣排放速度；
根據W上關系可求得咕P腳=W法HP㈱，即 (2) 其中，心*，由；個子函數合并而成，其中， PA-max表示不同海拔E和環境溫度T的工況下滿負荷運行時輸出電功率，杞，表示 ISO工況下入口壓力損失屯心心·5/；α?*對滿負荷運行時的輸出電功率，*表示ISO工況 下的背壓心對滿負荷運行時的輸出電功率，如式(3)-巧)所示：
CCHP機組消耗的燃氣量公式為：f的=ikp的礦(Ραπ?仍)/11.:6 (6) 其中，11.6為燃氣熱值，特定工況下CCHP機組出力&Kpfr)所對應的效率/(&Π ·陽)為：
其中，巧5〇_>·^是CCHP機組在ISO工況下滿負荷運行時的輸出電功率，一般為常數；E胃 是在特定工況下CCHP機組滿負荷運行時的效率，￡胃.=馬^巧..巧..巧P，同上，也是由Ξ個 子函數組成，其中，表示不同海拔E和環境溫度T的工況下滿負荷運行時效率，￡_C馬P 表示ISO工況下入口壓力損失/___PrKSs￡oss·下滿負荷運行時效率，，表示ISO工況下 背壓下滿負荷運行時效率，如式(8)-( 10)所示：
在CCHP機組的單機和多機聯合運行時，知)取不同的擬合函數，當單臺CCHP機組工 作時，/w.妒=43.4 如邸..、3-105.26!5節'.2+S0 02巧8S 巧， 當多臺CCHP機組組成燃氣機組工作時，
* (1.2)建立蓄冰空調機組模型： 蓄冰空調機組由制冷機、蓄冰槽組成，所述蓄冰空調機組模型中包括四種運行工況：1) 直供，單純消耗電能供冷的蓄冰空調直供工況，2)蓄冷，在冷負荷低谷期耗電制冰存儲的蓄 冰空調蓄冷工況，3)釋冰，在用冷高峰期融冰供冷的蓄冰空調融冰釋冷工況，4)聯供，釋冰 與直供并行的蓄冰空調聯供工況;所述模型由下述(2.2)中（c.l)-(c. 3)描述確定； (2)建立禪合型電冷需求微電網優化調度模型； (2.1)設立優化目標函數，計算微電網的運行總成本最小，即
其中，公式中第-項I從成處堿為微電網向州睡電的成本，第二項 f從凝％為供給CCHP的燃氣購買成本，倘為微電網與大電網連接點PCC交換功 率的電價，Caw(材為燃氣的價格，jPcwJ轉為微網與大電網在PCC點的交換功率，F(t)為燃 氣的消耗量； 待求變量包括：直供狀態屯換、蓄冰狀態韋(0、釋冰狀態/a腳、直供冷功率&令)、 釋冰冷功率谷i(《)、CCHP機組產生的電功率PcepO)、微網與大電網的交換功率iLidiO,冷 功率盛OT樹與消耗的燃氣量F(t)作為中間變量，可通過巧的獲得，其中， ?巨化…，24); (2.2 )設置在本模型中的約束條件： (a) 設置電平衡的約束條件為：
(b) 設置冷需求平衡的約束條件為:換HP的詩腳結的+石盡化(〇=9w餅。3 ) (C)設置蓄冰空調約束:蓄冰空調的制冷機具有直供、蓄冷兩種工況，蓄冰槽具有釋冰 工況，夜間谷時段根據第二天的冷負荷需求，制冷機提供蓄冷；峰時段根據實際冷負荷需 求，制冷機和蓄冰槽提供釋冰、直供、聯供3種方式進行供冷，所述聯供包括直供和釋冰，定 義直供的狀態為Λ(0，蓄冰的狀態為毛按)，釋冰的狀態為有(句，且滿足： Jg巧 e (0，1)，4的 e (0，1)，灼 e (0，1) (14) (c.l)直供工況： 谷時段雙工況機組不能工作于直供狀態，谷時段制冷由基載完成，即滿足約束： 的=0, tE(〇，...，8,23)， （巧> 峰時段為了保證雙工況機