一种含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法
专利汇可以提供一种含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种含电转气设备(Power to Gas,P2G)的微型 能源 网日前优化调度方法。首先，以能源集线器的方式建立了电、气、热、冷联供的微型能源网模型。该能源集线器包含微燃机、P2G、电 锅炉 、燃气锅炉、电制冷机、 吸收式制冷机 等能源耦合设备。其次，建立了以微型能源网运行成本最低并考虑P2G收益的日前最优经济调度模型，考察P2G对微能网的经济性以及对 可再生能源 的消纳能 力 。该经济调度模型包括目标函数、元件模型以及网络约束。最后，以设立对照的方式进行验证，结果表明P2G对系统运行成本及可再生能源消纳都起到了积极的作用。，下面是一种含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法专利的具体信息内容。
1.一种含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1以能源集线器的方式建立电、气、热、冷联供的微型能源网模型；
步骤2建立微型能源网能量输入矩阵、能量转化矩阵、能量输出矩阵及储能矩阵；
步骤3建立微型能源网日前优化经济调度模型，包括目标函数、元件模型及约束；
步骤4对步骤3中的日前优化经济调度模型求解。
2.根据权利要求1所述的含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法，其特征在于，步骤1所述的能源集线器包括微燃机、P2G设备、电锅炉、燃气锅炉、电制冷机、吸收式制冷机、储能电池、储气设备。
3.根据权利要求1所述的含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法，其特征在于，步骤2所述的能量输入矩阵为：
式中：Pwind、Ppv分别为风机和光伏输入电能， 分别为微型能源网从外部网络购入的电能和气能。
4.根据权利要求1所述的含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法，其特征在于，步骤2所述的能量转化矩阵为：
式中： 分别为P2G设备、电锅炉、电制冷机消耗的电能； 分别为微
燃机和燃气锅炉消耗的气能； 为微燃机的发电效率； 为P2G设备的转化效率；
分别为电锅炉、微燃机、燃气锅炉的热效率； 分别为电制冷机和吸收式
制冷机的制冷效率；ξ1、ξ2分别为微燃机产生的热能用于供热和制冷的比例系数，ξ1+ξ2≤1。
5.根据权利要求1所述的含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法，其特征在于，步骤2所述的能量输出矩阵为：
Pout＝[Le Lg Lh Lc]T(3)
式中：Le、Lg、Lh、Lc分别表示电、气、热、冷四种负荷功率。
6.根据权利要求1所述的含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法，其特征在于，步骤2所述的储能矩阵为：
式中： 分别表示电储和气储的出力情况，值为正时放能，值为负时储能。
7.根据权利要求1所述的含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法，其特征在于，步骤3所述的目标函数，是目标为所研究微型能源网日前运行成本最低以及P2G收益最大，具体如下：
①能源购买成本
式中：T表示一天被平均划分的时间段，t表示时刻，λe(t)和λg(t)分别为微能网向外部网络购电和气的实时价格， 和 分别为微能网在t时刻从外部网络购入的电能
和气能；
②设备运行维护成本
式中：λom，i为第i台设备单位运行成本，N表示该微能网的设备数量，Pi(t)表示第i台设备在时间t时的功率；
③P2G的总运行成本
式中：Cbuy和Csell分别为P2G设备运行成本和收益，λco2(t)为购入的CO2的实时价格，λH2(t)和λo2(t)分别为售出的H2和O2的实时价格； 和 分别为P2G消耗的CO2和H2， 表示P2G生产的O2。
8.根据权利要求1所述的含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法，其特征在于，步骤3所述的元件模型具体如下：
①P2G模型
通过对次日电价及氢价及天然气价格的预测，制定P2G的运行计划，以达到最大收益，P2G的数学模型为：
式中： 为合成的甲烷， 为由电解水生成但没有参加甲烷合成的氢气， 为P2G消
耗的H2，ηP2H为电解水制氢气的效率， 为P2G设备的转化效率；
②微燃机模型
微燃机发电功率、制热功率与其燃料消耗功率有如下关系：
为微燃机发电功率， 为微燃机制热功率， 为燃料消耗功率，a1、b1、c1为
式(9)中该函数表达式的系数，a2、b2、c2为式(10)中该函数表达式的系数；
③储能电池模型
储能电池荷电水平与运行状态有如下关系：
式中：Soc(t+1)、Soc(t)分别为储能电池在t+1时刻和t时刻的荷电水平；Qbat为储能电池容量；μch、μdis、μsta都为变量，取值范围在0-1之间，分别代表充电标识、放电标识、静置标识，且μdis+μch+μsta＝1；ηch、ηdis为充电效率及放电效率，Δt表示时间微分；
④气储能设备模型
运行中的储气设备储存气能有如下关系：
W1＝W0+∫Qch(t)-Qdis(t)dt (12)
式中：W0、W1分别为储气设备在运行t时间前后的储能水平；Qch(t)、Qdis(t)分别为储气设备输出、输入函数；
⑤电锅炉、气锅炉、电制冷机、吸收式制冷机模型
这四种能量转化设备模型可统一表达为：
out in
P ＝ηP (13)
式中：pin、pout为设备输入、输出功率；η为对应的能量转化效率。
9.根据权利要求1所述的含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法，其特征在于，步骤3所述的约束具体如下：
①微能网内部功率平衡约束
微能网包含电、气、热、冷四种能量系统：
式中： 表示储能电池功率； 表示P2G设备产生的天然气； 分别表
示微燃机余热、燃气锅炉、电锅炉的产热功率； 分别为吸收制冷机和电制冷机的制冷功率；
②功率交换点传输容量约束
微能网与外部网络只做电能、气能功率交换：
式中： 分别表示电能交换功率的最小值和最大值； 分别
表示气能交换功率的最小值和最大值；
③元件约束
1)P2G约束
假设P2G设备的生产不受储存容量及市场需求约束，则其功率主要受设备容量限制表示P2G设备功率最大值；
2)微燃机约束
式中： 为微燃机的额定发电功率， 为微燃机爬坡率， 为微燃机单位时
间发电功率；
3)储能电池约束
Socmin≤Soc(t)≤Socmax (21)
式中： 分别表示储能电池功率的最小值和最大值；Socmin、Socmax分别表
示储能电池放电深度的最小值和最大值；
储能电池的荷电水平要满足运行周期始末相同
Soc(T)＝Soc(0) (22)
式中：Soc(T)、Soc(0)分别表示储能电池在运行周期始末的荷电水平；
4)气储能设备约束
气储能设备受容量及输入、输出功率限制
Wmin≤W≤Wmax (23)
式中：Wmax、Wmin分别为设备储气上、下限， 储气设备输入下限和上限；
分别为储气设备输出下限和上限；
为保证储气设备的调节能力，在调度周期始末，储气水平相同
W(T)＝W(0) (26)
式中：W(T)、W(0)分别表示储气设备在运行周期始末的荷电水平；
5)电锅炉、气锅炉、电制冷机、吸收式制冷机约束
这四种设备主要运行受额定功率及爬坡率约束：
式中： 分别表示设备运行功率最小值和最大值；ΔPout表示设备单位时间输出
功率， 表示设备额定爬坡率。
一种含电转气设备的微型能源网日前优化调度方法
技术领域
背景技术
发明内容
分别为电锅炉、微燃机、燃气锅炉的热效率； 分别为电制冷机和吸收式
制冷机的制冷效率；ξ1、ξ2分别为微燃机产生的热能用于供热和制冷的比例系数，ξ1+ξ2≤1。
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