含可再生能源冷热电联产系统电储能装置日运行方法与流程

本发明属能源综合利用领域，尤其涉及冷热电联产系统的运行控制技术。

背景技术：

合理利用电储能装置是消纳可再生能源的重要手段，分布式能源系统(distributedenergysystem)中的电储能装置同样是协调可再生能源与冷热电联产(combinedcoolingheatingandpower，简称cchp)系统的重要工具。如图1所示，为现有的一种冷热电联产系统，包括发电机组、发电余热回收装置，吸收式制冷机、电动制冷机等；同时该冷热电系统中还包括辅助锅炉。其中制冷负荷通过吸收式制冷机或者电动制冷机供应。不足的电力需求通过电网购电完成，不足的热能由辅助锅炉供应。

图1所示的冷热电联产的传统还包含了可再生能源发电装置，可再生能源发电可以是风力发电也可以是光伏发电。为了促进可再生能源的消纳，冷热电联产系统包含了电储能装置。电储能装置如何运行提高能源利用效率，促进可再生能源消纳是冷热电联产系统的关键问题。

技术实现要素：

本发明的目的是通过合理调度冷热电联产系统中电储能设备的运行，在满足系统冷热电负荷的同时提高能源利用效率和可再生能源消纳能力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含可再生能源冷热电联产系统电储能装置日运行方法，其应用的cchp系统至少包括发电机组、可再生能源发电装置、由发电机组和可再生能源发电装置供电的电制冷机组、回收发电机组发电余热的热回收装置、连接热回收装置的吸收式制冷机、由发电机组供电的电储能装置；可再生能源发电包括风力发电及光伏发电；

cchp系统中发电与发电余热回收的关系为；

其中：pchp(t)为cchp系统的生产电能，单位为kwh；qchp(t)为cchp系统的生产热能，单位为kwh；fchp(t)为cchp系统的天然气消耗量，单位为kwh；ηchp,h为cchp系统热回收效率；ηchp,e为cchp系统发电效率；pchp,max，pchp,min分别是chp系统的最大，最小发电量，单位为kwh；a,b,c为cchp发电效率的系数；f为发电机组pgu的出力比；

cchp系统中冷热电负荷平衡为：

其中：lc(t)为cchp系统的冷负荷需求，单位为kwh；lh(t)为cchp系统的热负荷需求，单位为kwh；le(t)为cchp系统的电负荷需求，单位为kwh；pwt(t)为cchp系统中风力发电生产的电能，单位为kwh；ppv(t)为cchp系统的光伏发电生产的电能，单位为kwh；pgrid(t)为cchp系统购买电网的电量,单位为kwh；qec(t)为cchp系统电动制冷机的生产制冷量,单位为kwh；copec为电动制冷机的效能系数；qabc(t)为cchp系统吸收式制冷机生产制冷量，单位为kwh；copabc为吸收式制冷机的效能系数；qbl(t)为cchp系统辅助锅炉生产热能,单位为kwh；pce(t)；为cchp系统电储能装置充电电量，单位为kwh；pdce(t)为cchp系统热电储能装置放电电量，单位为kwh；β为整数变量，1表示充电状态，0表示放电状态；

电储能装置的充电/放电过程能够促进能源利用效率的提高，且电储能装置运行具有如下限制：1)储能最大容量ese,max，当电储能装置的储能电量达到电储能装置的最大容量时不能够继续充热；2)储能装置在时段t最大充电电量限制qce,max，时段t充电电量不能超过最大充电电量限制；3)电储能装置在时段t最大放电电量限制qdce,max，时段t放电电量不能超过电储能装置的最大放电电量限制；

所述lc(t)，lh(t)，le(t)、pwt(t)和ppv(t)为已知值，其中t＝1,2,…,t，t为未来一日时段的最大数目；

小时经济最大充热/放热量计算公式分三种情况依照下式计算：

条件1：

条件2

条件3

通过下式得到p'(t)

通过下式得到p”(t)

其中：k′chp,qp是发电量为(le(t)-pwt(t)-ppv(t)+lc(t)/copec)的余热回收热量计算系数，按照(7)计算得到；k″chp,qp是发电量为(le(t)-pwt(t)-ppv(t))的余热回收热量计算系数；为发电量为(le(t)-pwt(t)-ppv(t)+lc(t)/copec)的发电效率；为发电量为(le(t)-pwt(t)-ppv(t))的发电效率；p′(t)为发电余热回收热量为lh(t)+lc(t)/copabc时对应的发电量；p″(t)为发电余热回收热量为lh(t)时对应的发电量；

当指定的充电水平为和放电水平为时，时段t电储能装置的充电电量为pce(t)，放电电量为pdce(t)分别按照(11)和(12)计算；日充电电量为ece，日放电电量为edch；其中，

如果日充电电能pce小于储能最大容量ese,max，减少充电水平如果日充电电能ece大于储能最大容量ese,max，提高充电水平如果日充电电能ece等于储能最大容量ese,max，该充电水平为当日充电水平；

如果日放电电量edce小于充电电能ece乘以储能效率ηse，提高放电水平如果日放电电量edce大于充电电能ece乘以储能效率ηse，降低放电水平如果日放电电量edce等于充电电能ece乘以储能效率ηse，该放电水平为当日放电水平；日充电电量和日放电电量满足下式：

ece·ηse＝edce。

有益效果：

本发明给出的含可再生能源冷热电联产系统电储能装置日运行策略，获得了提高cchp能源利用效率的充电/放电判断，使得储能提高了能源利用效率。日运行策略则最大限度地利用了电储能装置的储能容量，并给出了具体的时段充电/放电电量。

附图说明

图1为现有技术中冷热电联产系统的系统示意图；

图2为本发明含可再生能源冷热电联产系统电储能装置日运行方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图2并通过实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明的实施应用于cchp系统的中央控制器中，该中央控制器的目的是设置发电机的发电量pchp(t)，电动制冷机生产制冷量qec(t)，吸收式制冷机生产制冷量qabc(t)，外购电网电量pgrid(t)，辅助锅炉生产热量qbl(t)，电储能装置的充电电量pce(t)和发电电量pdce(t)。实施本发明“含可再生能源冷热电联产系统热储能装置日运行策略”的具体步骤如下。

步骤1：预先获得设备的参数：1)发电机组的效率计算系数a,b,c。2)电动制冷机的能效系数copec；3)吸收式制冷机的能效系数copabc；4)cchp系统发电机组最大发电量pchp,max，单位为kwh；5)电储能装置储能最大容量ese,max，单位为kwh，电储能装置时段t最大充电电量qce,max，单位为kwh；电储能装置时段t最大放电电量qdce,max，单位为kwh。

在时段t,cchp系统中发电与发电余热回收的关系为；

其中：pchp(t)：cchp系统的生产电能，单位为kwh；qchp(t)：cchp系统的生产热能，单位为kwh；fchp(t)：cchp系统的天然气消耗量，单位为kwh；ηchp,h：cchp系统热回收效率；ηchp,e：cchp系统发电效率；pchp,max，pchp,min:分别是chp系统的最大，最小发电量，单位为kwh；a,b,c为cchp发电效率的系数；f为发电机组pgu的出力比；

在时段t,cchp系统中冷热电负荷平衡为：

其中：lc(t)为cchp系统的冷负荷需求，单位为kwh；lh(t)为cchp系统的热负荷需求，单位为kwh；le(t)为cchp系统的电负荷需求，单位为kwh；pwt(t)为cchp系统中风力发电生产的电能，单位为kwh；ppv(t)为cchp系统的光伏发电生产的电能，单位为kwh；pgrid(t)为cchp系统购买电网的电量,单位为kwh；qec(t)为cchp系统电动制冷机的生产制冷量,单位为kwh；copec为电动制冷机的效能系数；qabc(t)为cchp系统吸收式制冷机生产制冷量，单位为kwh；copabc为吸收式制冷机的效能系数；qbl(t)为cchp系统辅助锅炉生产热能,单位为kwh；pce(t)；为cchp系统电储能装置充电电量，单位为kwh；pdce(t)为cchp系统热电储能装置放电电量，单位为kwh；β为整数变量，1表示充电状态，0表示放电状态；

步骤2：已知时段t的冷热电负荷需求lc(t)，lh(t)，le(t)；风力发电pwt(t)和光伏发电电量ppv(t)，t＝1,2,…,t。其中，t为未来一日时段的最大数目，如果按照小时分时间段，则取t为24。

步骤3：按照公式(3)计算小时经济最大充电/放电量小时经济最大充电/放电量计算公式分三种情况按公式(3)计算，其中(7)，(8)给出了(4)，(5)，(6)计算需要的参数，(4)，(5)，(6)是不同的条件，根据其满足情况选择(3)中的计算公式获得“小时经济最大充电/放电量”。式(3)中的p′(t)，p″(t)分别由公式(9)，(10)得到。

其中：k′chp,qp是发电量为(le(t)-pwt(t)-ppv(t)+lc(t)/copec)的余热回收热量计算系数，按照(7)计算得到；k″chp,qp是发电量为(le(t)-pwt(t)-ppv(t))的余热回收热量计算系数，按照(8)计算得到；为发电量为(le(t)-pwt(t)-ppv(t)+lc(t)/copec)的发电效率；为发电量为(le(t)-pwt(t)-ppv(t))的发电效率；p′(t)为发电余热回收热量为lh(t)+lc(t)/copabc时对应的发电量，按照(9)式计算；p″(t)为发电余热回收热量为lh(t)时对应的发电量，按照(10)式计算。

步骤4：设置充电水平

步骤5：按照公式(11)求得时段t的充电电量。

当指定的充电水平为和放电水平为时，时段t电储能装置的充电电量pce(t)，放电电量pdce(t)分别按照(11)和(13)计算。

步骤6：按照公式(12)求得日充电电量ece。

步骤7：如果日充电电能ece小于电储能最大容量ese,max，减少充电水平然后转做步骤4；如果日充电电能ece大于电储能装置最大容量ese,max，提高充电水平转步骤4；如果日充电电能ece等于储能最大容量ese,max，该充电水平为当日充电水平，转步骤7；

步骤8：设置放电水平

步骤9：按照公式(13)求得时段t的放电电量。

步骤10：按照公式(14)求得日放电电量edch。

步骤11：如果日放电电量edce小于日充电电能ece乘以储能效率ηse，提高放电水平转步骤8；如果日放电电量edce大于日充电电能ece乘以储能效率ηse，降低放电水平转步骤8；如果日放电电量edce等于充电电能ece乘以储能效率ηse，该放电水平为当日放电水平，转步骤12；

步骤12：确定了电储能装置的充电电量和放电电量后，并通过通信装置将指令发出执行。

步骤13：等待到下一个时段到来转步骤2。