一种多能互补系统通用型运行方法与流程

本发明涉及一种多能互补系统的运行方法。

背景技术：

可再生能源包括水能、生物质能、风能、太阳能、地热能和海洋能等，资源潜力大，环境污染低，可永续利用，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。除此之外，天然气作为清洁能源也被广泛应用在区域型分布式能源系统中。针对目前对冷、热、电、气的多种能源需求，多能互补系统应运而生。多能互补系统就是利用以上能源互相补充、综合利用，从而提高能源输出和利用效率，满足用户冷、热、电、气的用能需求。

国家发改委、能源局针对多能互补系统，提出了更为完善的定义：一是面向终端用户热、冷、电、气等多种用能需求，优化布局建设一体化集成供能基础设施，实现多能协同供应和能源综合梯级利用；二是利用大型综合能源基地风能、太阳能、水能、煤炭、天然气等资源组合优势，推进风光水火储多能互补系统建设运行。

多能互补系统以其因地制宜、就地取材、应用户需求定制设计的特点，具有广阔的应用空间。由于多能互补系统的组成方式多种多样，包含不同的资源形式和用能对象，系统运行策略需针对具体情况加以制定。

cn105305495a《一种多能互补微电网系统调度方法》主要针对风光发电系统、燃气发电机、储能系统、电动充电站的微电网系统调度方法，未涉及输出冷、热、电多种能源系统相关运行及控制方法。cn105356573a《多能互补发电系统及供电分配方法》同样也是仅针对多能互补发电系统供电相关的运行策略及方法，并未涉及输出冷、热、电多种能源系统相关运行及控制方法。cn104881712a《多能互补分布式能源系统及其设备配置与运行配置方法》提出了一种多能互补分布式能源系统及其设备配置与运行优化方法，但是未给出具体的系统运行策略。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种多能互补系统通用型运行方法。

本发明通过多能互补系统通用型运行策略的制定，实现各分布式能源、储能、负荷的有效控制和管理，确保多能互补系统内供能与负荷需求的平衡，实现多种能源的优化调度，保证多能互补系统处于长期稳定的经济运行状态。

本发明的技术方案如下：

本发明一种多能互补系统通用型运行方法的多能互补系统主要分为两大类：一类是冷热电耦合多能互补系统，一类是冷热电解耦多能互补系统。其中冷热电耦合多能互补系统一般多包含联供子系统，如燃气三联供系统、生物质联供系统等，以及其它冷、热、电能输出独立子系统：如热泵系统、光伏发电系统、光热发电系统、风力发电系统、储能系统等的任意组合，即这类多能互补系统中，冷、热、电能的输出具有高度耦合性，其运行策略相对复杂。冷热电解耦多能互补系统，冷、热、电能的输出分别由不同的子系统：热泵系统、光伏发电系统、光热发电系统、风力发电系统、储能系统等组合实现，相互之间基本无耦合，各子系统之间控制相对独立、简单。

冷热电耦合多能互补系统由于冷热电能输出具有高度耦合性，因此运行策略分为“以热定电”和“以电定热”两种模式。每种模式下的运行策略均根据用户有无供热或制冷需求两种应用场合有所不同，同时每种应用场合下，考虑电网是否正常接入的情况。冷热电解耦多能互补系统，各个子系统之间基本无耦合，因此控制相对独立。运行策略区分用户有无供热或制冷需求两种应用场合，同时在每种应用场合下，考虑电网是否正常接入的情况。

本发明结合政策、各供热、冷、电子系统的功能、运行特性，对多能互补系统的各个子系统进行协调控制，保证多能互补系统稳定、安全、高效、经济运行。

本发明的多能互补系统运行方法具体如下：

1、冷热电耦合多能互补系统运行策略：

“以热定电”模式，用户有供热或制冷需求场合下，当电网正常时，启动冷热电耦合多能互补系统中的联供子系统和系统中其它单独供热或制冷子系统，以优先满足整个冷热电耦合多能互补系统的供热或制冷需求为主，联供子系统发出的电能可以给用户电负荷供电，此时需考虑联供子系统发出的电能是否允许上网。如果发出的电能不允许上网，则优先利用联供子系统所发电能给用户电负荷供电，以保证联供子系统电能充分利用；其它发电子系统，如光伏发电、光热发电、风力发电系统等，补充用户电负荷需求的不足部分，同时给储能系统充电，多余电量上网。如果发出电能允许上网，则联供子系统和其它发电子系统同时给用户电负荷供电，给储能系统充电，余电上网。如果冷热电耦合多能互补系统发电量不满足用户电负荷需求，则从电网购电。

“以热定电”模式，用户有供热或制冷需求场合下，当电网故障时，冷热电耦合多能互补系统中能孤网运行的联供子系统组网运行，建立多能互补系统电压和频率，同时和其它供热或制冷子系统给用户提供热或冷供应。其它发电子系统可并网发电给用户电负荷供电，储能系统可并网运行。或优先启动储能系统组网给用户关键电负荷供电，联供子系统启动组网后，储能系统再切换为并网运行。对于不能孤网运行的联供系统，则储能系统组网，联供子系统或其它发电子系统并网运行，满足用户电负荷需求后，各发电子系统限功率运行。

“以热定电”模式，用户无供热或制冷需求场合下，当电网正常时，可不启动联供子系统和其它单独供热或制冷子系统，避免余热浪费。各发电子系统根据需求给用户电负荷供电，自发自用，余电上网，电能不足部分由电网补充。

“以热定电”模式，用户无供热或制冷需求场合下，当电网故障时，可不启动联供子系统和其它单独供热或制冷子系统，利用储能系统给用户关键电负荷供电，其它发电子系统并网运行，满足用户电负荷需求后限功率运行。

“以电定热”模式，用户有供热或制冷需求场合下，当电网正常时，用户所需电能全部由联供子系统提供，即发电量取决于用户电负荷大小；对于其它发电子系统，根据上网及补贴政策，优先启动有补贴的发电子系统并网发电，不允许并网或者无补贴的发电子系统所发电量优先给储能系统充电，充满后采取限功率或停止运行方式。联供系统的制热量或制冷量不满足负荷需求时，可由其它供热或制冷子系统或电空调补充。

“以电定热”模式，用户有供热或制冷需求场合下，当电网故障时，启动储能系统组网，建立系统电压和频率，给用户关键负荷供电；能孤网运行的联供子系统组网，建立系统电压和频率，同时给系统供热或制冷，不足部分由其它单独供热或制冷子系统或电空调补充。其它发电子系统可并网发电给用户负荷供电，储能系统切换为并网运行。

“以电定热”模式，用户无供热或制冷需求场合下，当电网正常时，可不启动联供子系统和其它供热或制冷子系统，避免余热浪费。其它发电子系统并网发电给用户负荷供电，自发自用，余电上网，电能不足部分由电网补充。

“以电定热”模式，用户无供热或制冷需求场合下，当电网故障时，可不启动联供子系统和其它单独供热或制冷子系统，利用储能系统给用户关键电负荷供电，其它发电子系统并网运行，满足用户电负荷需求后限功率运行。对用电有特殊需求情况下，可以根据需要启动联供子系统发电，联供子系统组网运行，其它发电单元并网运行，储能系统转为由孤网运行模式转为并网运行模式。

2、冷热电解耦多能互补系统运行策略：

用户有供热或制冷需求场合下，当电网正常时，多能互补系统的供热或制冷主要由供热或制冷子系统完成。发电子系统结合其上网情况及补贴政策，优先启动无补贴的发电子系统并网发电，给用户电负荷供电，给储能系统充电，不足部分由上网有补贴的发电子系统补充，再多余的电量上网。多能互补系统电能不足时，由电网补充。

用户有供热或制冷需求场合下，当电网故障时，储能系统组网，建立系统电压和频率，给用户关键负荷供电。其它发电子系统并网发电，发电量满足用户电负荷需求时，限功率运行。供热或制冷子系统给用户负荷供热或制冷。

用户无供热或制冷需求场合下，当电网正常时，供热或制冷子系统不工作，发电子系统结合其上网情况及补贴政策，优先启动无补贴的发电子系统并网发电，给用户电负荷供电，给储能系统充电，不足部分由上网有补贴的发电子系统补充，再多余的电量上网。多能互补系统电能不足时，由电网补充。

用户无供热或制冷需求场合下，当电网故障时，供热或制冷子系统不工作，储能系统组网，建立系统电压和频率，给用户关键负荷供电。其它发电子系统并网发电，发电量满足用户电负荷需求时，限功率运行。

附图说明

图1本发明多能互补系统分类构成图；

图2冷热电耦合多能互补系统“以热定电”运行模式控制流程图；

图3冷热电耦合多能互补系统“以电定热”运行模式控制流程图；

图4冷热电解耦多能互补系统控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，应用本发明的多能互补系统分类及基本构成如下：

所述的多能互补系统分为两大类：一类是冷热电耦合多能互补系统101，一类是冷热电解耦多能互补系统102。冷热电耦合多能互补系统101一般多包含联供子系统103和其它供热或制冷子系统104、发电子系统105的任意组合。其中联供子系统103包括燃气三联供系统和生物质联供系统等一项或多项，其它供热或制冷子系统104包括热泵系统、太阳能供热系统等一项或多项，发电子系统105包括光伏发电系统、光热发电系统、风力发电系统等一项或多项。联供子系统负责提供冷、热、电三种能源输出，供热或制冷子系统负责提供热或冷能输出，发电子系统负责提供电能输出。

冷热电耦合多能互补系统，由于联供子系统103的存在，及和其它供热或制冷子系统104和发电子系统105组合供能，因此这类多能互补系统中冷、热、电能的输出具有高度耦合性，其运行策略相对复杂。

冷热电解耦多能互补系统，冷、热、电能分别由供热或制冷子系统104、发电子系统105提供，这类系统热、冷、电能的输出，基本无耦合，各子系统之间控制相对独立、简单。

图2是冷热电耦合多能互补系统“以热定电”运行模式控制流程图，如图2所示：

冷热电耦合多能互补系统运行策略分为“以热定电”和“以电定热”两种模式。每种模式下的运行策略均根据用户有无供热或制冷需求两种应用场合有所不同，同时每种应用场合下，考虑电网是否正常接入的情况。

“以热定电”模式，用户有供热或制冷需求场合下，当电网正常时，启动冷热电耦合多能互补系统中的联供子系统和系统中其它单独供热或制冷子系统，以优先满足整个冷热电耦合多能互补系统的热或冷能需求为主，联供子系统发出的电能可以给用户电负荷供电，此时需考虑联供子系统发出的电能是否允许上网。如果发出的电能不允许上网，则优先利用联供子系统所发电能给用户电负荷供电，以保证联供子系统电能充分利用；其它发电子系统，如光伏发电、光热发电、风力发电系统等，补充用户电负荷需求的不足部分，同时给储能系统充电，多余电量上网。如果发出电能允许上网，则联供子系统和其它发电子系统相同，给用户电负荷供电，给储能系统充电，余电上网。如果冷热电耦合多能互补系统发电量不满足用户电负荷需求，则从电网购电。

“以热定电”模式，用户有供热或制冷需求场合下，当电网故障时，对于冷热电耦合多能互补系统中能孤网运行的联供子系统组网运行，建立多能互补系统电压和频率，同时和其它供热或制冷子系统给用户提供热或冷能供应。其它发电子系统可并网发电给用户电负荷供电，储能系统可并网运行。或优先启动储能系统组网给用户关键电负荷供电，联供子系统启动组网后，储能系统再切换为并网运行。对于不能孤网运行的联供系统，则储能系统组网，联供子系统或其它发电子系统并网运行，满足用户电负荷需求后，各发电子系统限功率运行。

“以热定电”模式，用户无供热或制冷需求场合下，当电网正常时，可不启动联供子系统和其它单独供热或制冷子系统，避免余热浪费。各发电子系统根据需求给用户电负荷供电，自发自用，余电上网，电能不足部分由电网补充。

“以热定电”模式，用户无供热或制冷需求场合下，当电网故障时，可不启动联供子系统和其它单独供热或制冷子系统，利用储能系统给用户关键电负荷供电，其它发电子系统并网运行，满足用户电负荷需求后限功率运行。

图3是冷热电耦合多能互补系统“以电定热”运行模式控制流程图，如图3所示：

“以电定热”模式，用户有供热或制冷需求场合下，当电网正常时，用户所需电能全部由联供子系统提供，即发电量取决于用户电负荷大小；对于其它发电子系统，根据上网及补贴政策，优先启动有补贴的发电子系统并网发电，不允许并网或者无补贴的发电子系统所发电量优先给储能系统充电，充满后采取限功率或停止运行方式。联供系统的制热量或制冷量不满足负荷需求时，可由其它供热或制冷子系统或电空调补充。

“以电定热”模式，用户有供热或制冷需求场合下，当电网故障时，启动储能系统组网，建立系统电压和频率，给用户关键负荷供电；能孤网运行的联供子系统，联供子系统组网，建立系统电压和频率，同时给系统供热或制冷，不足部分由其它单独供热或制冷子系统或电空调补充。其它发电子系统可并网发电给用户负荷供电，储能系统切换为并网运行。

“以电定热”模式，用户无供热或制冷需求场合下，当电网正常时，可不启动联供子系统和其它供热或制冷子系统，避免余热浪费。其它发电子系统并网发电给用户负荷供电，自发自用，余电上网，电能不足部分由电网补充。

“以电定热”模式，用户无供热或制冷需求场合下，当电网故障时，可不启动联供子系统和其它单独供热或制冷子系统，利用储能系统给用户关键电负荷供电，其它发电子系统并网运行，满足用户电负荷需求后限功率运行。对用电有特殊需求情况下，可以根据需要启动联供子系统发电，联供子系统组网运行，其它发电单元并网运行，储能系统转为由孤网运行模式转为并网运行模式。

图4是冷热电解耦多能互补系统控制流程图，如图4所示：

对于冷热电解耦多能互补系统，运行策略区分用户有无供热或制冷需求两种应用场合，同时每种应用场合下，考虑电网是否正常接入的情况。

用户有供热或制冷需求场合下，当电网正常时，多能互补系统的供热或制冷主要由供热或制冷子系统完成。发电子系统结合其上网情况及补贴政策，优先启动无补贴的发电子系统并网发电，给用户电负荷供电，给储能系统充电，不足部分由上网有补贴的发电子系统补充，再多余的电量上网。多能互补系统电能不足时，由电网补充。

用户有供热或制冷需求场合下，当电网故障时，储能系统组网，建立系统电压和频率，给用户关键负荷供电。其它发电子系统并网发电，发电量满足用户电负荷需求时，限功率运行。供热或制冷子系统给用户负荷供热或制冷。

用户无供热或制冷需求场合下，当电网正常时，供热或制冷子系统不工作，发电子系统结合其上网情况及补贴政策，优先启动无补贴的发电子系统并网发电，给用户电负荷供电，给储能系统充电，不足部分由上网有补贴的发电子系统补充，再多余的电量上网。多能互补系统电能不足时，由电网补充。

用户无供热或制冷需求场合下，当电网故障时，供热或制冷子系统不工作，储能系统组网，建立系统电压和频率，给用户关键负荷供电。其它发电子系统并网发电，发电量满足用户电负荷需求时，限功率运行。