一种微电网中储能冰蓄冷系统经济运行的配置方法与流程

本发明涉及一种微电网中储能冰蓄冷系统经济运行的配置方法，属于微电网
技术领域：
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背景技术：
：微电网将各种分布式电源进行有效整合，通过合理的结构与控制策略，克服了分布式电源单独接入电网的不可控性，形成一个独立可控的发、供电单元，促成多种资源互补，满足电规划及用户对电能质量和供电可靠性的要求。在微电网中配置一定容量的储能装置，能够平滑分布式电源发电的波动性，起到削峰填谷的作用，同时储能装置在微电网离网时可以支持微电网离网下的电压和频率支撑。冰蓄冷空调技术是20世纪80年代发展起来的一项技术，通过采用冰作为储能介质，使大型空调机组在用电低谷期储存能量，并在电网的供电高峰期供应冷负荷，从而缓解用电高峰期的负荷，达到移峰作用，同时利用不同地区实行的峰谷电价而获得节能费用。冰蓄冷技术一般单独用在大型楼宇内，冰蓄冷技术不节省电量，但是利用地区峰谷电价差可以实现节能的作用。目前针对冰蓄冷的研究主要集中在节能减排效应和经济性分析这2个方面。技术实现要素：为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微电网中储能冰蓄冷系统经济运行的配置方法，针对将冰蓄冷系统应用在有储能装置的微电网系统中的情况，结合冰蓄冷系统在节能和移峰方面的优势和储能在削峰填谷、参与电网辅助服务方面的优势。为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种微电网中储能冰蓄冷系统经济运行的配置方法，其特征是，包括以下步骤：1)对含有冰蓄冷装置的微电网系统内用电负荷根据时段进行类型划分；2)根据负荷历史数据进行微电网内当日负荷预测；3)对微电网内的光伏日发电量进行预测和统计；4)根据地区峰谷平电价系统以及各用电类型所用电量得出微电网日运行成本目标函数，并根据冰蓄冷装置、储能装置自身的特性以及关乎运行成本目标函数值的约束条件；5)利用动态规划算法对目标函数在约束条件下进行按级迭代逆序查表，得到各用电类型在每日运行的负荷分配量，即储能/冰蓄冷装置经济运行的控制策略，同时得出每日运行成本。进一步地，所述步骤1)中根据时段进行类型划分为：市电给储能充电、光伏给储能充电、储能或光伏供主机制冷、市电供主机制冷、冰槽供冷、市电供主机制冰、储能供主机制冰、市电供空调制冷、储能供空调制冷、光伏发电量及负荷用电量，上述十一种分类对应的用电量分别为x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9,ppv,pload，对应的电价分别为p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9,ppv,pload，通过下表来清楚地表示：上述十一种类型用电量与时间t的函数为：进一步地，所述步骤4)中含有冰蓄冷装置的微电网日运行成本目标函数为：minq(t)＝p1f1(t)+p4f4(t)+p6f6(t)+p8f8(t)+qbat+light-pongrid×[fpv(t)-f2(t)-f3(t)]+pice-storage，式中：qbat+light为储能运维及日照明固定成本；pongrid为光伏余量上网电价；pice-storage为冰蓄冷运行折旧成本。进一步地，所述步骤4)中，微电网内部无冰蓄冷系统的日用电成本目标函数：式中：hday(t)＝f3(t)+f4(t)+f5(t)；p(t)为市电电价；qbat+light为储能运维及日照明固定成本；pongrid为光伏余量上网电价。进一步地，所述步骤4)中，微电网系统目标函数的约束条件为：41)时间t为整数；42)光伏给储能充电发生在光伏发电满足负荷前提下有多余电量；43)市电供主机制冷优先发生在电价平段时期；44)冰槽制冷优先发生在电价峰段时期；45)储能用市电给其充电仅发生在电价谷段时期；46)储能需要低倍率进行充放电以保证其使用寿命，且储能出力应均等化以简化模型；47)冰槽供冷需保证冷负荷高峰时段的需求，不足用主机制冷补足；48)避免冰蓄冷装置制冷机组频繁启动；49)尽量保证冰蓄冷装置制冷机组工作在满负荷状态；410)在系统运行的任意时刻，冷负荷总需求等于冰蓄冷装置主机制冷量、冰槽制冷量以及空调制冷量。进一步地，所述步骤5)中利用动态规划算法求解微电网内目标函数的内容为：假设微电网系统内一天由n种用电类型，分成n种阶段分配，设第i阶段的状态变量为mi，代表前i种用电类型的总用电量；第i阶段的决策变量为pi，代表第i种用电类型的用电量，则：状态转移方程为mi+1＝mi+pi+1；边界条件为mi＝0；最优函数：前i种用电类型总用电量mi时的总的运行成本：其中qj(pj)为决策变量为pj下的用电成本，设ji(pi)为允许的决策集合，则ji(pi)＝{pimin≤pi≤pimax,pi+mi-1＝mi}；其中pimin、pimax其中为决策变量的最小值和最大值。递推方程为在递推方程的基础上进行顺序造表：i)f1(m1)＝q1(p1)；m1＝p1；p1的取值范围为p1min≤p1≤p1max，m1以一定的不长遍历其取值区间，此时形成一个数据集合c[1]{m1,p1,q1(p1)}；ii)m2＝m1+p2；p2的取值范围为p2min≤p2≤p2max，m2以一定的不长遍历其取值区间，结合上一步的计算结果，计算p2、m2下的最优值q2(p2)，并形成一个数据集合c[2]{m2,p2,q2(p2)}；iii)类似于前两个步骤的计算方法，可以求得pj、mj下的最优值qj(pj)，并形成一个数据集合c[j]{mj,pj,qj(pj)}；最后进行逆序查表，对微电网区域内某一时刻某一用电类型的用电量为px，在第n个时段的优化用电量可直接从相关表中查询得到pn，在第n-1阶段，查询对应的总用电量为mn＝px-pn的下一类型的优化用电量为pn-1，根据状态转移方程依次类推，就可得出微电网内一天24h每一时刻的用电类型及其用电量的结果，即{pn,pn-1,…,p2,p1}。本发明所达到的有益效果：本方法能够针对将冰蓄冷系统应用在有储能装置的微电网系统中的情况，结合冰蓄冷系统在节能和移峰方面的优势和储能在削峰填谷、参与电网辅助服务方面的优势，极大的提高了微电网的经济性；通过本方法更好的满足微电网中储能和冰蓄冷装置的配置需求，从而可以延长冰蓄冷及储能装置的寿命，降低微电网运行的成本，可广泛应用于含有冰蓄冷装置的微电网系统中。附图说明图1为动态规划算法的基本步骤；图2为本发明运行分析步骤；图3为实施例中微电网的系统架构；图4为实施例中物流园区的一天逐时的负荷预测；图5为实施例中微电网每日最优运行控制策略；图6为实施例中不同微电网架构下的日运行费用对比。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。本案中以江苏某地的一个物流园区的含冰蓄冷装置的微网系统为案例，该地电价政策见下表：时间价格/元﹒(kw﹒h)-19:00～12:00，18:00～23:001.39437:00～9:00,12:00～18:000.836623:00～7:000.3789微电网系统架构见图3，冰蓄冷装置制冷工况下制冷量为100rt，制冰工况下制冷量为86rt,蓄冰速率与融冰速率比为1:2，蓄冰装置总蓄冷量为1500rth。微电网内用于夜间冰蓄冷制冰期间供给冷负荷的空调的制冷量为70rt。图4为微电网内某一日24h的负荷预测。根据负荷预测情况以及当地的峰谷平电价结构，加入以下约束条件：1)t为整数，t的取值范围为0≤t≤24；2)光伏给储能充电发生在光伏发电满足负荷前提下有多余电量；3)市电供主机制冷优先发生在电价平段时期；4)冰槽制冷优先发生在电价峰段时期；5)储能用市电给其充电仅发生在电价谷段时期；6)储能需要低倍率进行充放电以保证其使用寿命，且储能出力应均等化以简化模型；7)冰槽供冷需保证冷负荷高峰时段的需求，不足用主机制冷补足；8)避免冰蓄冷装置制冷机组频繁启动，限定一天的启停次数在5以内；9)尽量保证冰蓄冷装置制冷机组工作在满负荷状态；10)在系统运行的任意时刻，冷负荷总需求等于冰蓄冷装置主机制冷量、冰槽制冷量以及空调制冷量。含有冰蓄冷装置的微电网运行系统的目标函数为minq(t)＝p1f1(t)+p4f4(t)+p6f6(t)+p8f8(t)+qbat+light-pongrid×[fpv(t)-f2(t)-f3(t)]+pice-storage微网内部无冰蓄冷系统的日用电成本目标函数：式中：hday(t)＝f3(t)+f4(t)+f5(t)；qbat+light为储能运维及日照明固定成本；pongrid为光伏余量上网电价；p(t)为市电电价。利用动态规划算法求解目标函数得到最优运行策略即每日逐时的负荷分配情况，见下表：这种情况下微电网运行成本最低。各用电类型分配图见图5。从图4中看出，储能在用电负荷相对较小的时段进行充电，储能放电在夜间和用电负荷高峰段进行。主机制冰在夜间电价谷时段进行，夜间的冷负荷由储能和市电共同承担。冰槽制冷发生在电价峰时段，并合理分配，有效满足了各个时段的负荷要求。在得到负荷分配的同时，运用动态规范算法还得到了微电网系统逐日的运行费用，抛除储能和冰蓄冷的日运行成本，图6为某一月中选取10天的微电网系统中没有冰蓄冷装置(含储能)、有冰蓄冷装置(含储能)、有冰蓄冷装置(不含储能)以及纯用市电这四者之间的逐日运行费用，从图中可以看出，经济性最好的结构是有储能并且加装冰蓄冷系统的微电网，加了冰蓄冷系统后运行成本骤降，这体现了冰蓄冷系统节能移峰的效应。含冰蓄冷的微电网系统在含储能和不含储能的运行费用相差不大，含储能的系统运行费用略低，这考虑到本微网系统里的储能容量并不是很大，在合适的储能容量下，其储能/冰蓄冷的微网系统的经济性会更加突出。通过本发明的方法可以得到储能/冰蓄冷在微电网运行中的经济最优控制策略，极大的提高了微电网的经济性。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。当前第1页12