考虑蓄冰空调并具有电冷耦合特征的微电网优化调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及智能电网技术领域，特别是设及一种考虑蓄冰空调并具有电冷禪合特 征的微电网优化调度方法。
【背景技术】
[0002] 微电网(Micro-grid,也称微网）是一种新兴的能源互联网/智能电网技术。是一个 高效利用分布式可再生能源与清洁能源，具有自我控制，保护与管理的供能系统。微电网具 有很多的优势，首先，它可W实现能源的高效利用；其次，它可最低的成本满足用户的 多种能量需求;第Ξ，它可W提高用户供电可靠性;最后，可W有效的平抑可再生能源所带 来供给波动性。
[0003] 微电网可W将风、光、CCHP等分布式能源统一管理，实现了可再生能源的大规模接 入，并对外提供冷、热、电多种能量形式。运种形式的微电网主要依赖CCHP机组和电空调在 用电高峰时产生冷能，造成微电网系统的安装成本、运行费用高、经济效率差，对于大电网 的削峰填谷帮助不大，很难大规模应用。
[0004] 据统计，夏季城市空调的用电负荷已占到城市高峰电力总负荷的40%，空调用电已 成为用电高峰不断攀升的主要因素，并逐年拉大峰谷差。因此，位于负荷中屯、的微电网需要 考虑如何W较低的成本满足制冷或多种能量需求，运是用户最关注的问题。
[0005] 蓄冰制冷空调系统作为一个低成本的成熟技术，近年来发展很快，它通过增加不 冻液循环，在夜间电网低谷时段开机，将制冷机产生的冷量通过蓄冰设备W冰的形式储存 起来，在白天用电高峰时段利用融冰释放冷量，用W部分或全部满足空调负荷需求，从而实 现"削峰填谷"，一方面可W减少制冷机组的装机容量和用户运行成本，另一方面可减少电 网投资，提高电网运行效率，实现良好的经济和社会效益。
[0006] 利用蓄冰空调、CCHPS联供机组、分布式可再生能源组成的面向负荷中屯、的微电 网系统，一方面可W降低CCHP机组的安装容量和日常运行成本；另一方面通过帮助电网实 现削峰填谷，来获得额外的收益。利用蓄冰空调和CCHP机组的运行特性，根据不同能源用户 的需求，通过日前计划和实时调度策略，确定微电网中不同类型的能源(CCHP，蓄冷，风电， 光伏，储电、外部电网等）的冷、电输出功率，来实现满足用户对多种能源（电，冷)需求的最 小成本目标。
[0007] 现有技术的缺陷和不足： 在已有的微电网优化调度问题的研究中，有些只是将大电网中的优化调度方法移植过 来，仅仅考虑电能的平衡，而没有考虑微网内所特有的冷负荷的供需平衡。优化结果只是在 用电高峰时启动CCHP机组，降低用户的用电费用，同时起到削峰的目的，并没有考虑CCHP机 组的余热制冷。当仅利用CCHP机组燃气发电时，机组的效率非常低(最高仅有0.3左右）。如 果需要同时考虑微网内的电、冷负荷供需平衡，由于CCHP机组具有供电与供冷禪合关联的 特性，会增加优化的难度和复杂性，目前运方面的研究刚刚开始。
[000引CCHP可W同时为微电网内的电负荷和冷负荷提供能源，所WCCHP的精确建模对微 网优化调度问题非常重要。关于CCHP机组的功率特性建模，W往研究中都是假设CCHP运行 在额定功率，或者假设CCHP的转换效率为固定的常数，但是运种假设并不能准确反应CCHP 的部分负荷特性，对微网优化调度结果有较大影响。
[0009] W往微网优化调度的研究中很少设及蓄冰空调。但是，随着国家电力需求侧综合 试点工作W及相应削峰填谷补贴政策的推进，蓄冰制冷运一成熟的技术会在微电网内有很 大的推广空间，运无疑会增加微网经济调度的难度，主要表现在W下几个方面:1)蓄冰空调 是一种柔性电负荷，通过消耗电能进行冷能的供给，是连接两种能源的纽带;2)利用电网的 峰谷差进行蓄冰空调蓄冰和释冰的有效调度，不但可W降低用户的用电成本，而且可W起 到削峰填谷的作用，但需要考虑与CC册的博弈，因为CCHP制冷的同时，还可W产生电能，另 外CCHP和蓄冰空调的效率还需要综合考虑。因此，需要研发相应的调度模型与算法来确定 CCHP和蓄冰空调的交互协调工作方式。
【发明内容】
[0010] 本发明主要解决的技术问题是提供一种考虑蓄冰空调并具有电冷禪合特征的微 电网优化调度方法，具有可靠性能高、定位精确等优点，同时在智能电网技术的应用及普及 上有着广泛的市场前景。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是： 提供1. 一种考虑蓄冰空调并具有电冷禪合特征的微电网优化调度方法，其步骤包括： (1)建立精细准确的微电网供能设备动态运行模型： (1.1) 建立CCHP的运行分析模型： (1.1.1) 设置电功率输出效率模型为： 史CHP脚才佑《?的)， 其中，Echp (t)为CCHP的电功率输出效率，PcHP (t)为CCHP在t时刻的电功率输出； (1.1.2) 在W冷定电的工作方式下，制冷量-发电功率输出禪合关系为： 复(％#㈱， 其中，QcHP(t)为CCHP在时刻t供冷输出； (1.1.3 )根据特定工况进行修正建模，与特定工况有关的参数包括:CCHP机组的工作环 境溫度T、海拔E、入口压力损失也/Viasisiaffis和背足也巧邸S ; 特定工况下CCHP机组的余烟气制冷量与发电量的关系为猛W (皆谢，
其中，細是在特定工况下CC册机组部分负荷运行时的烟气排放溫度，E_Tmax是 在特定工况下CCHP机组满负荷运行时的烟气排放溫度;Pmax、iW倘分别为特定工况下CCHP 机组满负荷运行时的输出电功率和部分负荷运行时的输出电功率;心__巧，。是在特定工 况下CCHP机组部分负荷运行时的烟气排放速度，E_Vmax为特定工况下CCHP机组满负荷运行 时的烟气排放速度；
根据W上关系可求得咕P脚=W法HP㈱，即 (2) 其中，心*，由；个子函数合并而成，其中， PA-max表示不同海拔E和环境溫度T的工况下满负荷运行时输出电功率，杞，表示 ISO工况下入口压力损失屯心心·5/；α?*对满负荷运行时的输出电功率，*表示ISO工况 下的背压心对满负荷运行时的输出电功率，如式(3)-巧)所示：
CCHP机组消耗的燃气量公式为：f的=ikp的矿(Ραπ?仍)/11.:6 (6) 其中，11.6为燃气热值，特定工况下CCHP机组出力&Kpfr)所对应的效率/(&Π ·阳)为：
其中，巧5〇_>·^是CCHP机组在ISO工况下满负荷运行时的输出电功率，一般为常数；E胃 是在特定工况下CCHP机组满负荷运行时的效率，￡胃.=馬^巧..巧..巧P，同上，也是由Ξ个 子函数组成，其中，表示不同海拔E和环境溫度T的工况下满负荷运行时效率，￡_C马P 表示ISO工况下入口压力损失/___PrKSs￡oss·下满负荷运行时效率，，表示ISO工况下 背压下满负荷运行时效率，如式(8)-( 10)所示：
在CCHP机组的单机和多机联合运行时，知)取不同的拟合函数，当单台CCHP机组工 作时，/w.妒=43.4 如邸..、3-105.26!5节'.2+S0 02巧8S 巧， 当多台CCHP机组组成燃气机组工作时，
* (1.2)建立蓄冰空调机组模型： 蓄冰空调机组由制冷机、蓄冰槽组成，所述蓄冰空调机组模型中包括四种运行工况：1) 直供，单纯消耗电能供冷的蓄冰空调直供工况，2)蓄冷，在冷负荷低谷期耗电制冰存储的蓄 冰空调蓄冷工况，3)释冰，在用冷高峰期融冰供冷的蓄冰空调融冰释冷工况，4)联供，释冰 与直供并行的蓄冰空调联供工况;所述模型由下述(2.2)中（c.l)-(c. 3)描述确定； (2)建立禪合型电冷需求微电网优化调度模型； (2.1)设立优化目标函数，计算微电网的运行总成本最小，即
其中，公式中第-项I從成處碱为微电网向州睡电的成本，第二项 f從凝％为供给CCHP的燃气购买成本，倘为微电网与大电网连接点PCC交换功 率的电价，Caw(材为燃气的价格，jPcwJ轉为微网与大电网在PCC点的交换功率，F(t)为燃 气的消耗量； 待求变量包括：直供状态屯换、蓄冰状态韦(0、释冰状态/a脚、直供冷功率&令)、 释冰冷功率谷i(《)、CCHP机组产生的电功率PcepO)、微网与大电网的交换功率iLidiO,冷 功率盛OT树与消耗的燃气量F(t)作为中间变量，可通过巧的获得，其中， ?巨化…，24); (2.2 )设置在本模型中的约束条件： (a) 设置电平衡的约束条件为：
(b) 设置冷需求平衡的约束条件为:换HP的诗脚结的+石尽化(〇=9w饼。3 ) (C)设置蓄冰空调约束:蓄冰空调的制冷机具有直供、蓄冷两种工况，蓄冰槽具有释冰 工况，夜间谷时段根据第二天的冷负荷需求，制冷机提供蓄冷；峰时段根据实际冷负荷需 求，制冷机和蓄冰槽提供释冰、直供、联供3种方式进行供冷，所述联供包括直供和释冰，定 义直供的状态为Λ(0，蓄冰的状态为毛按)，释冰的状态为有(句，且满足： Jg巧 e (0，1)，4的 e (0，1)，灼 e (0，1) (14) (c.l)直供工况： 谷时段双工况机组不能工作于直供状态，谷时段制冷由基载完成，即满足约束： 的=0, tE(〇，...，8,23)， （巧> 峰时段为了保证双工况机