一种综合能源系统调度控制策略测试方法及系统与流程

本发明涉及综合能源系统测试，更具体地说涉及一种用于含压缩空气储能的综合能源系统调度控制策略测试方法及系统。

背景技术：

1、随着全球能源结构的转变和可持续发展的需求，含压缩空气储能（caes）的综合能源系统(ies)因其兼具出色的可再生能源消纳能力和多种异质能流的耦合特性而备受关注。然而，面对不同的客户和应用场景，对系统运行的经济性和环保性有不同的要求，如何快速测试系统的调度控制策略是否满足客户的要求是一个难题。

2、传统的测试方法往往依赖于实际系统和各类设备的搭建和运行，不仅成本高、周期长，而且难以全面评估系统在不同工况下的经济性和环保性等多个指标，并且难以应对测试对象的系统参数反复调整的快速响应等实际需求。因此，开发一种用于含压缩空气储能的综合能源系统调度控制策略的测试方法及系统具有重要意义。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明公开了一种综合能源系统调度控制策略测试方法及系统，本发明能够模拟综合能源系统在不同工况下的运行，并测试不同调度控制策略的经济性和环保性等指标，便于用户选择合适的调度控制策略。

2、为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

3、一种综合能源系统调度控制策略测试方法，包括以下步骤：

4、一、综合能源仿真模型构建

5、s1、利用实时数字仿真系统构建含压缩空气储能的综合能源仿真模型；

6、优选的，s1步骤中，所述综合能源仿真模型中包括资源-负荷模型、设备仿真模型、外部约束模型和费价模型。

7、二、调度控制策略设计加载

8、s2、设计含压缩空气储能的综合能源系统调度控制策略算法并将算法加载在控制算法模块中；

9、优选的，s2步骤中，所述控制算法模块为实体控制器，所述实体控制器以4-20ma模拟信号、di/do开关量信号、以及通信信号传输控制器与测试系统各子系统之间的信号交互。

10、三、配置参数

11、s3、配置含压缩空气储能的综合能源仿真模型的参数；

12、优选的，s3步骤配置参数包括：

13、在资源-负荷模型中，初始化不同季节下的典型日风速、辐照度自然资源参数，以及典型日的冷、热、电负荷曲线，以及典型日数参数；

14、在设备仿真模型中，初始化风电机组的切入风速、切除风速、额定风速、额定功率参数；初始化光伏发电系统的stc效率、温度系数、额定功率参数；初始化压缩机额定功率、压缩机压比、额定流量；初始化膨胀机的额定功率、膨胀比、额定流量参数，以及换热器的效率；初始化燃气锅炉效率、吸收式制冷机cop、冷冻水温度、高温导热油温度参数；

15、在外部约束模型中，设置各设备约束条件，包括风电、光伏、燃气发电量，以及压缩空气储能设备的容量上下限，以及压缩空气储能充放电的能量约束条件；

16、在费价模型中，初始化各典型日的不同时段的电网购电价格、燃气价格、售电价格、供热价格、供冷价格。

17、四、测试评估模块搭建

18、s4、利用实时数字仿真系统搭建测试评估模块，并将搭建的测试评估模块与综合能源仿真模型连接；其中，搭建测试评估模块时内置一次能源利用率、日平均运行成本、运行利润率、co2减排率测试指标；

19、4.1、一次能源利用率

20、优选的，s4步骤中，所述一次能源利用率为：

21、；

22、其中，表示一次能源利用率，表示系统供冷量，表示系统供热量，表示系统供电量，表示从电网购买电量折算消耗量，表示余热锅炉天然气消耗量，表示燃气发电机组的天然气消耗量，表示时间序列，表示最大统计时间周期。

23、上述系统指综合能源系统。

24、4.2、日平均运行成本

25、优选的，s4步骤中，所述日平均运行成本为：

26、；

27、其中，表示日平均运行成本，表示日平均运行能耗成本，表示日平均运维成本，表示日均建设与投资成本。

28、优选的，s4步骤中，所述日平均运行能耗成本为：

29、；

30、其中，表示每日时段内系统从电网购买的电量；表示每日时段内余热锅炉的天然气消耗量；表示每日时段内燃机发电机组的天然气消耗量；表示每日时段电力的购买价格；表示每日时段天然气的购买价格；表示系统典型日运行天数，表示系统典型日，表示每个典型日的时间序列，表示每个典型日时段最大统计周期。

31、优选的，s4步骤中，所述日平均运维成本为：

32、；

33、其中，表示时段内系统内第种系统或设备的单位容量的运维成本；表示系统内每个系统或设备的配置容量，表示第种系统或设备，表示系统典型日，表示系统或设备总数，表示每个典型日的时间序列，表示每个典型日时段最大统计周期，表示系统典型日运行天数。

34、优选的，s4步骤中，所述日均建设与投资成本为：

35、；

36、其中，表示系统内第种系统或设备单位容量建设或购置成本；表示系统运维年限；表示系统内每个系统或设备的配置容量；表示贴现率，取0.1；表示第种系统或设备；表示系统或设备总数。

37、4.3、运行利润率

38、优选的，s4步骤中，所述运行利润率为：

39、；

40、；

41、其中，表示运行利润率，表示日平均运行成本，表示平均每个典型工作日综合能源系统的总收益，表示每日时段售电价格，表示每日时段供热价格，表示每日时段供冷价格，表示每个时段内综合能源系统的发电量，表示每个时段内综合能源系统的供热量，表示每个时段内综合能源系统的供冷量，表示每个典型日的时间序列，表示每个典型日时段最大统计周期，表示系统典型日，表示系统典型日运行天数。

42、4.4、co2减排率

43、优选的，s4步骤中，所述co2减排率为：

44、；

45、；

46、；

47、其中，表示调度区域从电网购买电力的平均碳排放系数；表示系统在调度控制策略下，从电网购买的电量；表示调度区域的天然气的碳排放系数；表示系统在调度控制策略下系统消耗的天然气用量；表示不采用综合能源，而是分供系统独立运行工况下，满足同等负荷需求需要从电网购买的电量；表示不采用综合能源，而是分供系统独立运行工况下，满足同等负荷需求需要消耗的天然气总量；表示采用在待测的调度控制策略下的综合能源系统在模拟运行时段内的总的碳排放量；表示不采用综合能源系统，而是冷、热、电各系统独立运行时，在同等模拟运行时段内的总的碳排放量；表示采用待测的调度控制策略下的综合能源系统的co2减排率。

48、五、仿真

49、s5、启动控制算法模块、综合能源仿真模型和测试评估模块，控制算法模块通过内置调度控制策略算法向综合能源仿真模型各设备下达控制指令，综合能源仿真模型根据控制指令进行仿真；

50、六、测试指标计算

51、s6、测试评估模块根据综合能源仿真模型的仿真情况，计算不同的调度控制策略下，综合能源仿真模型运行的一次能源利用率、日平均运行成本、运行利润率、co2减排率测试指标，并形成相应的测试报告显示在用户交互界面上；

52、七、用户优选调整

53、s7、用户根据测试报告，结合自己的实际需求，选择合适的调度控制策略或者对策略进行优化。

54、基于上述测试方法，本发明另一方面还提供了一种综合能源系统调度控制策略测试系统，包括：

55、综合能源仿真模型，用于构建含压缩空气储能的冷热电联供综合能源系统的详细仿真模型，包括资源-负荷模型、设备仿真模型、外部约束模型和费价模型；

56、控制算法模块，与所述综合能源仿真模型连接，其内设置有含压缩空气储能的综合能源系统的调度的各种控制算法，用于向综合能源仿真模型内的各设备模型下达控制指令；

57、测试评估模块，与所述综合能源仿真模型连接，根据仿真测试的结果，对控制算法的节能指标、经济指标和环保指标进行评估；

58、用户交互界面，分别与所述综合能源仿真模型、控制算法模块和测试评估模块连接，提供用户交互界面，进行仿真测试、系统及设备运行状态的实时监测、将评估结果以报告或图表的形式输出，并通过界面选择仿真场景、设置仿真参数、编写控制算法。

59、本发明中，节能指标包括一次能源利用率；经济指标包括日平均运行成本、运行利润率；环保指标包括co2减排率。

60、优选的，所述资源-负荷模型，用于提供用户所处地区的自然资源数据，以及不同时段的冷、热、电负荷数据；

61、所述设备仿真模型，用于模拟综合能源系统在不同工况下运行，包括风力发电机组、光伏发电系统、燃机发电机组、压缩空气储能系统、余热锅炉、吸收式制冷装置，以及冷、热、电负荷模型；

62、其中，所述压缩空气储能系统包括电动机、压缩机、储气罐、膨胀机、换热器、储热罐、发电机、变换器；

63、所述外部约束模型，用于设计边界条件，包括设备配置容量、平均出力、负荷最大功率、负荷最小功率、投资成本、运行年限；

64、所述费价模型，包括各子设备的购买或建设成本、不同时段的燃气电力购买价格，以及供冷、供热、供电的交易价格。

65、本发明的有益效果：

66、1)全面性与准确性：通过rtds实时数字仿真系统构建综合能源仿真模型，能够全面、准确地模拟系统在不同工况下的运行，为控制算法的经济性与环保性测试提供可靠的数据支持。

67、2)实时性与动态性：测试方法及系统能够实时获取仿真测试的结果，并根据实时数据对控制算法进行动态评估，这有助于用户及时发现并调整控制算法中存在的问题，提高系统的运行效率和环保性能。

68、3)经济性与环保性综合评价：测试方法及系统综合考虑了经济性和环保性两个方面的指标，对控制算法的性能进行了综合评价，这有助于用户更全面地了解控制算法的优劣，为优化控制策略提供有力支持。

69、4)用户友好性：测试方法及系统提供友好的用户交互界面，方便用户进行仿真测试、结果查看和算法优化等操作，这降低了用户的学习成本和使用难度，提高了测试系统的易用性。