CN109301871A - 园区分布式能源微网的智慧能源调控*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种园区分布式能源微网的智慧能源调控***,以天然气、生物质气体的热电联供***为基础,并配备智慧能源管理***。根据用户侧相应的热、电需求,智慧能源管理***自动判断多种能源供应方式的成本,然后合理选择一种或者联合供能方式,使得燃料成本最低,从而达到最优的能源节约率、年成本最低化。本发明还配有储电单元、储热单元,和常规的联供***相比,能平衡能源时空上利用的不均匀性,在保证用户侧热、电需求得到满足的前提下,通过储能措施,减少了能量的浪费等,进一步整合多能***并通过智慧能源管理及调控提高了能源的综合利用效率和***的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及分布式微网技术领域,特别是涉及一种园区分布式能源微网的智慧能源调控***
背景技术
分布式能源作为一种新的可持续能源供应方式,相比传统的集中式供能方式,具有贴近用户侧,能源传输过程损耗小,能源的利用效率高等特点,是国家能源转型的重要方向。
将相应的储电***、储热***运用于本发明中,能够起到移峰填谷,平衡能源供给侧与能源消费侧在时空上使用的不平衡性,保障***的平稳运行。将智慧能源调控***运用于本发明中,在满足用户负荷的情况下,从多种能源供应方式中选择一种最经济的供能方式,从而提高经济效益和设施利用率。
发明内容
鉴于现有技术存在的缺陷,本发明致力于提供一种园区分布式能源微网的智慧能源调控***,以解决现有分布式***存在的用户侧需求不稳定、运行不经济和能源利用效率不高等问题。
为了实现上述目的,本发明采取的技术方案如下。
一种园区分布式能源微网的智慧能源调控***,所述园区分布式能源微网包括储电池2、光伏***3、天然气热电联产***4、生物质气体热电联产***5、生物质气化炉6、蒸汽储罐7和生物质锅炉8;
生物质锅炉8接收外购生物质,将产生的热能输送至蒸汽储罐7,蒸汽储罐7还接收外购蒸汽,生物质气化炉6将用户工厂1产生的药渣处理成生物质气体并输出至生物质气体热电联产***5,生物质气体热电联产***5将产生的电能输送至用户工厂1或储电池2,产生的热能输送至蒸汽储罐7,天然气热电联产***4接收外购天然气,并将产生的电能输送至用户工厂1或储电池2,产生的热能输送至蒸汽储罐7,光伏***3产生的电能输送至用户工厂1或储电池2,储电池2将电能输送至用户工厂1;
用户工厂1的用热需求首先由生物质锅炉8产生的热能满足,其余热量由智慧能源调控***,结合用能成本,最终从生物质气体热电联产***5、天然气热电联产***4和外购蒸汽这三种供热方式中选择一种或多种最经济的供热方式,满足用户工厂1的其余用热需求;
用户工厂1的用电需求首先由外购电、储电池2和光伏***3供电满足,其余电量由智慧能源调控***,结合用能成本,最终从生物质气体热电联产***5、天然气热电联产***4这两种供电方式中选择一种或两种最经济的供电方式,满足用户工厂1的其余用电需求。
本发明与现有的分布式能源***相比具有的创新点有:(1)***构建上的创新:基于园区多种能源生产技术的特点,构建了智慧能源调控***平台,实现多种供能方式的互补、多种能源的梯级利用,通过信息化、智能化控制技术及策略,实现热、电的移峰填谷,实现能源供应***的安全稳定运行;(2)***应用上的创新:结合用户热、电需求的变化,集成多种供能技术和储能单元,基于用电量、分时电价,用热量、分时热价以及热、电负荷特性等综合分析,确定各能源利用模块的最优运行策略和需求侧负荷控制计划。园区分布式能源微网智慧管理调控***,一方面提高了能源的综合利用率,另一方面从用户侧和供能侧考虑,为用户的用热、用电需求选择经济合理的供能方式,实现了***的经济性。
附图说明
图1为本发明园区分布式能源微网的智慧能源调控***的结构示意图;
图2为本发明中用户工厂用热选择逻辑图;
图3为本发明中用户工厂用电选择逻辑图;
具体实施方式
下面结合附图阐述本发明的实施例。
如图1所示,一种园区分布式能源微网的智慧管理调控***包括用户工厂1、储电池2、光伏***3、天然气热电联产***4、生物质气体热电联产***5、生物质气化炉6、蒸汽储罐7、生物质锅炉8、智慧能源管理***9等九部分组成。
用户侧的电需求视情况由储电池2、光伏***3、天然气热电联产***4、生物质气体热电联产***5、外购电提供;用户侧的热需求视情况由天然气热电联产***4、生物质气体热电联产***5、蒸汽储罐7、生物质锅炉8、外购蒸汽提供。
现已知用户工厂1的热、电需求量以及外购生物质、外购电、外购天然气,外购蒸汽的价格。
1)考虑用户工厂1的热需求。用户工厂1的用热需求首先由生物质锅炉8来满足,如果生物质锅炉8产生的热量能满足用户工厂1的热需求,那么智慧能源管理***9会发出指令关闭生物质气体热电联产***5和天然气热电联产***4;如果生物质锅炉8产生的热量不能满足用户工厂1的热需求,那么智慧能源管理***9首先计算出ΔQ=Q需求-Q生物质锅炉,然后分别比较需要外购蒸汽产生ΔQ热量,开启生物质气体热电联产***5产生ΔQ热量和开启天然气热电联产***4产生ΔQ热量的成本,从这三种供热方式中,选择一种成本最低的供热方式以满足用户工厂剩余ΔQ的热量需求;
2)考虑用户工厂1的电需求。用户工厂1的用电需求首先由外购电,储电池2和光伏3提供,如果外购电,储电池2和光伏3提供的电量能满足用户工厂1的用电需求量,那么智慧能源管理***9会发出指令关闭生物质气体热电联产***5和天然气热电联产***4;如果外购电,储电池2和光伏3提供的电量不能满足用户工厂1的用电需求量,那么智慧能源管理***9首先计算出ΔE=E需求-E外购电+储电池+光伏,然后分别比较开启生物质气体热电联产***5产生ΔE电量和开启天然气热电联产***4产生ΔE电量的成本,从这两种供电方式中,选择一种成本最低的供电方式以满足用户工厂剩余ΔE的电量需求。
根据园区分布式能源微网的智慧管理调控方法,以热电联供***运行费用最低建立优化运行目标,在用户工厂1满足热、电需求得同时,使得目标函数值最小,其目标函数为:
以热电联供***运行费用最低建立优化运行目标,其目标函数为:
CSal=CSQ+CSE
CSQ=CSpl+CSbl+if exist[min CSst,CSgs+CScg,CSbg]
CSE=CSel+CSrf+CSpv+if exist[min(CSgs+CScg,CSbg)]
公式中CSal为总成本,单位为yuan;CSQ为热需求的总费用,单位为yuan;CSE为电需求的总费用,单位为yuan;CSpl=SPpc∫SPp(t)dt,其中CSpl为总的生物质颗粒价格,单位为yuan,SPpc为单位生物质颗粒价格,单位为yuan/ton,SPp为外购生物质颗粒量,单位为ton;CSbl=∑(BLdc∫SIGN(BLeo(t))dt),其中CSbl为操作生物质锅炉8的费用,单位为yuan,BLdc为单位时间操作成本,单位为yuan/h,BLeo为生物质锅炉8的热能输出量,单位为kW;CSst=SPhc∫SPh(t)dt,其中CSst为总的外购热价,单位为yuan,SPhc单位热价,单位为yuan/kWh,SPh为外购热量,单位为kW;CSgs=SPgc∫SPg(t)dt,其中CSgs为总的外购天然气价格,单位为yuan,SPgc为单位天然气价格,单位为yuan/m3,SPg为外购天然气量,单位为m3;CScg=∑(CGdc∫SIGN(CGeo(t))dt),其中CScg为操作天然气热电联产***4的费用,单位为yuan,CGdc为单位时间操作成本,单位为yuan/h,CGeo为天然气热电联产***4产生的电量,单位为kW;CSbg=∑(BGdc∫SIGN(BGeo(t))dt),其中CSbg为操作生物质气体热电联产***5的费用,单位为yuan,BGdc为单位时间操作成本,单位为yuan/h,BGeo为热电联产生物质气体热电联产***5产生的电量,单位为kW; 其中CSel为总的电价,单位为yuan,SPec1、SPec2、SPec3为不同时间段的分时电价,单位为yuan/kWh,SPe为外购电量,单位为kW;CSrf=∑(RFdc∫SIGN(|RFeio(t)|)dt),其中CSrf为操作储电池[2]的费用,单位为yuan,RFdc为单位时间操作成本,单位为yuan/h,RFeio为储电池2的冲、放电量,单位为kW;CSpv为操作光伏***3的费用,单位为yuan。
综上所述,智慧能源管理***9能根据用户的热、电需求,从多种能源供应方式中选择一种最经济的供能方式,使用户的用能成本最低,从而达到效益的最大化。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种园区分布式能源微网的智慧能源调控***,其特征在于,
所述园区分布式能源微网包括储电池(2)、光伏***(3)、天然气热电联产***(4)、生物质气体热电联产***(5)、生物质气化炉(6)、蒸汽储罐(7)和生物质锅炉(8);
生物质锅炉(8)接收外购生物质,将产生的热能输送至蒸汽储罐(7),蒸汽储罐(7)还接收外购蒸汽,生物质气化炉(6)将用户工厂(1)产生的药渣处理成生物质气体并输出至生物质气体热电联产***(5),生物质气体热电联产***(5)将产生的电能输送至用户工厂(1)或储电池(2),产生的热能输送至蒸汽储罐(7),天然气热电联产***(4)接收外购天然气,并将产生的电能输送至用户工厂(1)或储电池(2),产生的热能输送至蒸汽储罐(7),光伏***(3)产生的电能输送至用户工厂(1)或储电池(2),储电池(2)将电能输送至用户工厂(1);
用户工厂(1)的用热需求首先由生物质锅炉(8)产生的热能满足,其余热量由智慧能源调控***,结合用能成本,最终从生物质气体热电联产***(5)、天然气热电联产***(4)和外购蒸汽这三种供热方式中选择一种或多种最经济的供热方式,满足用户工厂(1)的其余用热需求;
用户工厂(1)的用电需求首先由外购电、储电池(2)和光伏***(3)供电满足,其余电量由智慧能源调控***,结合用能成本,最终从生物质气体热电联产***(5)、天然气热电联产***(4)这两种供电方式中选择一种或两种最经济的供电方式,满足用户工厂(1)的其余用电需求。
2.根据权利要求1所述的园区分布式能源微网的智慧能源调控***,其特征在于,所述园区分布式能源微网的电平衡满足如下关系式:
∑FAee=SPe+∑CGeo+∑BGeo+∑PVeo+∑RFeio+∑PMed
公式中FAee为用户工厂(1)的用电需求,单位为kw;SPe为外购电量,单位为kw;CGeo为天然气热电联产***(4)产生的电量,单位为kw;BGeo为生物质气体热电联产***(5)产生的电量,单位为kw;PVeo为光伏***(3)产生的电量,单位为kw;RFeio为储电池(2)产生的电量,单位为kw;PMed为外部输入到用户工厂(1)用来干燥药渣的电量,单位为kw。
3.根据权利要求1所述的园区分布式能源微网的智慧能源调控***,其特征在于,
所述园区分布式能源微网的热平衡满足如下关系式:
SAei=∑CGho+∑BGho+∑BLeo+SPh
公式中SAei为***热能的需求,单位为kw;CGho为天然气热电联产***(4)产生的热量,单位为kw;BGho为生物质气体热电联产***(5)产生的热量,单位为kw;BLeo为生物质锅炉(8)产生的热量,单位为kw;SPh为外购蒸汽,单位为kw。
4.根据权利要求1所述的园区分布式能源微网的智慧能源调控***,其特征在于,
根据用户工厂(1)用热的需求量计算进入生物质锅炉(8)的生物质消耗量,并依据生物质锅炉(8)的运行效率,计算并输出生物质锅炉(8)产生的热能;
根据用户工厂(1)用热、用电的需求量计算进入天然气热电联产***(4)的外购天然气消耗量,并依据天然气热电联产***(4)的运行效率,计算并输出天然气热电联产***(4)产生的热能和电能;
根据用户工厂(1)用热、用电的需求量计算进入生物质气体热电联产***(5)的生物质气体消耗量,并依据生物质气体热电联产***(5)的运行效率,计算并输出生物质气体热电联产***(5)产生的热能和电能。
5.根据权利要求1所述的园区分布式能源微网的智慧能源调控***,其特征在于,
以热电联供***运行费用最低建立优化运行目标,其目标函数为:
CSal=CSQ+CSE
CSQ=CSpl+CSbl+ifexist[min(CSst,CSgs+CScg,CSbg)]
CSE=CSel+CSrf+CSpv+ifexist[min(CSgs+CScg,CSbg)]
公式中CSal为总成本,单位为yuan;CSQ为热需求的总费用,单位为yuan;CSE为电需求的总费用,单位为yuan;CSpl=SPpc∫SPp(t)dt,其中CSpl为总的生物质颗粒价格,单位为yuan,SPpc为单位生物质颗粒价格,单位为yuan/ton,SPp为外购生物质颗粒量,单位为ton;CSbl=∑(BLdc∫SIGN(BLeo(t))dt),其中CSbl为操作生物质锅炉(8)的费用,单位为yuan,BLdc为单位时间操作成本,单位为yuan/h,BLeo为生物质锅炉(8)的热能输出量,单位为kW;CSst=SPhc∫SPh(t)dt,其中CSst为总的外购热价,单位为yuan,SPhc单位热价,单位为yuan/kWh,SPh为外购热量,单位为kW;CSgs=SPgc∫SPg(t)dt,其中CSgs为总的外购天然气价格,单位为yuan,SPgc为单位天然气价格,单位为yuan/m3,SPg为外购天然气量,单位为m3;CScg=∑(CGdc∫SIGN(CGeo(t))dt),其中CScg为操作天然气热电联产***(4)的费用,单位为yuan,CGdc为单位时间操作成本,单位为yuan/h,CGeo为天然气热电联产***(4)产生的电量,单位为kW;CSbg=∑(BGdc∫SIGN(BGeo(t))dt),其中CSbg为操作生物质气体热电联产***(5)的费用,单位为yuan,BGdc为单位时间操作成本,单位为yuan/h,BGeo为热电联产生物质气体热电联产***(5)产生的电量,单位为kW; 其中CSel为总的电价,单位为yuan,SPec1、SPec2、SPec3为不同时间段的分时电价,单位为yuan/kWh,SPe为外购电量,单位为kW;CSrf=∑(RFdc∫SIGN(|RFeio(t)|)dt),其中CSrf为操作储电池[2]的费用,单位为yuan,RFdc为单位时间操作成本,单位为yuan/h,RFeio为储电池(2)的冲、放电量,单位为kW;CSpv为操作光伏***(3)的费用,单位为yuan。
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