一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法与流程

本发明涉及园区多元能源优化调度，尤其涉及一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法。

背景技术：

1、能源是人类生存发展的基础，近年来，为有效应对能源需求持续增长、化石能源逐步枯竭、生态环境日益恶化等问题，我国积极发展并大范围推广光伏、风电等可再生能源，为解决能源短缺危机与环境污染问题提供了可能。

2、然而，针对当前国内园区能源消费结构，大多园区仅将可再生能源围绕电能和电力网络进行生产、转换与消费，用能结构单一；部分园区具备电网配电、新能源发电、水蓄热、水蓄冷，以及输气管道等系统，但上述电、气、热、冷各子系统往往孤立设计和运行，尚未实现多元能源灵活聚合，导致能源利用率低下。

3、能源趋势新形势下，如何构建生态，高效、经济的多样化用能需求通道，实现多种异质能源子系统之间的协调规划、优化运行、协同管理、交互响应和互补互济，是能源企业亟需探索的方向。

4、为此，本发明针对所在园区，提出一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法。具体地，基于能量路由器，构建一种由配电网联络线、天然气管道、光伏、风电、储能，以及冷热电联供设备组成的园区综合能源系统，耦合电、气、热、冷多种能源，在满足园区多种用能需求的基础上，实现多元能源的互补阶梯利用与优化调度，有效提高能源利用率并减少环境污染。主要专业术语如下。

5、1.能量路由器：以电能为主要控制对象，具备三个或以上电能端口，具备不同电气参数的电能之间变换、传递和路由功能，并实现电气物理系统与信息系统的融合，能控制和协调其管理的电源、储能和负荷，是支撑能源互联网的核心装备之一。

6、2.pcs：指交直流微网变流器（power conversion system），具有整流和逆变功能的双向变流器，可实现dc750v与ac380v之间的转换。

7、3.微网控制器：集量测数据采集、设备状态监测、通信组网管理、就地分析决策、协同计算等功能于一体的智能化终端设备，可部署或嵌入于能量路由器或pcs。

技术实现思路

1、本发明针对当前园区用能结构单一，以及多元能源子系统孤立运行，导致的能源利用率低问题，提供了一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，可耦合电、气、热、冷多种能源，在满足园区多种用能需求的基础上，实现多元能源的互补阶梯利用与优化调度，有效提高能源利用率并减少环境污染。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

3、如图1所示，一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，包括以下步骤。

4、s1：基于能量路由器、pcs，以及微网控制器，构建园区综合能源系统。

5、园区综合能源系统包括配电网联络线、天然气管道、光伏设备、风电设备、储能设备，以及冷热电联供设备。

6、s2：分别建立电、气、热、冷的能量等效转化模型、储能通用模型，以及能量流平衡模型。

7、s3：基于s2，构建一种多目标函数、多约束条件的园区综合能源优化调度模型并求解。

8、根据求解结果购电与购气，根据上述模型，以最低成本、最高的能源利用率运行园区综合能源系统。

9、优选地，s1中，所述能量路由器可实现ac10kv与dc750v之间的转换。

10、优选地，s1中，所述pcs可实现dc750v与ac380v之间的转换。

11、优选地，所述系统中的光伏设备、储能电池、直流充电桩、直流负载，以及pcs挂接于750v直流母线上。

12、优选地，s1中，所述微网控制器包括能量路由器侧一级微网控制器与pcs侧二级微网控制器；一级微网控制器负责采集能量路由器、光伏设备、储能电池、直流充电桩、直流负载，以及二级微网控制器信息，同时进行统一控制并上传控制结果至主站；二级微网控制器负责采集pcs、天然气管道阀门及其他设备信息，同时进行统一控制并上传控制结果至一级微网控制器。

13、优选地，s1中，所述园区综合能源系统包括电转气设备、燃气轮机、燃气锅炉、电制冷机、吸收式制冷机，以及储电装置、储气装置、储热装置、水蓄冷空调。

14、优选地，s2中，所述能量流包括直流电能流、交流电能流、冷能流、热能流、天然气流。

15、优选地，s3中，所述多目标函数中的目标包括最小化购电成本、最小化购气成本，以及最小化碳排放成本。

16、优选地，s3中，所述多约束条件包括能量转换约束、储能设备约束、能量流平衡约束、设备出力约束，以及外部电网、气网功率交换约束。

17、本发明的有益技术效果。

18、1.构建了园区综合能源系统架构，解决多元能源子系统孤立运行导致的能源利用率低问题，耦合电、气、热、冷多种能源，实现多种能源之间的互补阶梯利用。

19、2.分别建立电、气、热、冷的能量等效转化模型、储能通用模型，以及能量流平衡模型，解决了各种能量流汇聚时的定性、定量分析问题，实现了各种能量流的灵活聚合。

20、3.构建一种多目标函数、多约束条件的园区多元能源优化调度模型并求解，解决了各种多能设备在每一时段的最优耗能、产能问题，实现了园区综合能源系统最优运行。

技术特征：

1.一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，其特征在于，s1中，所述能量路由器可实现ac10kv与dc750v之间的转换。

3.根据权利要求1所述的一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，其特征在于，s1中，所述pcs可实现dc750v与ac380v之间的转换。

4.根据权利要求1所述的一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，其特征在于，所述系统中的光伏设备、储能电池、直流充电桩、直流负载，以及pcs挂接于750v直流母线上。

5.根据权利要求4所述的一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，其特征在于，s1中，所述微网控制器包括能量路由器侧一级微网控制器与pcs侧二级微网控制器；一级微网控制器负责采集能量路由器、光伏设备、储能电池、直流充电桩、直流负载，以及二级微网控制器信息，同时进行统一控制并上传控制结果至主站；二级微网控制器负责采集pcs、天然气管道阀门及其他设备信息，同时进行统一控制并上传控制结果至一级微网控制器。

6.根据权利要求1所述的一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，其特征在于，s1中，所述园区综合能源系统包括电转气设备、燃气轮机、燃气锅炉、电制冷机、吸收式制冷机，以及储电装置、储气装置、储热装置、水蓄冷空调。

7.根据权利要求1所述的一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，其特征在于，s2中，所述能量流包括直流电能流、交流电能流、冷能流、热能流、天然气流。

8.根据权利要求1所述的一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，其特征在于，s3中，所述多目标函数中的目标包括最小化购电成本、最小化购气成本，以及最小化碳排放成本。

9.根据权利要求1所述的一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，其特征在于，s3中，所述多约束条件包括能量转换约束、储能设备约束、能量流平衡约束、设备出力约束，以及外部电网、气网功率交换约束。

技术总结
本发明涉及园区多元能源优化调度技术领域，公开了一种基于能量路由器的园区多元能源优化调度方法，步骤如下：构建园区综合能源系统。建立电、气、热、冷的能量等效转化模型、储能通用模型，以及能量流平衡模型。构建多目标函数、多约束条件的园区综合能源优化调度模型并求解。本发明解决多元能源子系统孤立运行导致的能源利用率低问题，耦合电、气、热、冷多种能源，实现多种能源之间的互补阶梯利用，解决了各种能量流汇聚时的定性、定量分析问题，实现了各种能量流的灵活聚合，解决了各种多能设备在每一时段的最优耗能、产能问题，实现了园区综合能源系统最优运行。

技术研发人员：曹乾磊,江苏,梁浩,范建华
受保护的技术使用者：青岛鼎信通讯科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29