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申请/专利权人：浙江大学;国家电网有限公司;国网青海省电力公司;国网青海省电力公司电力科学研究院

摘要：本发明公开了一种新能源供给系统的分层优化配置方法，包括：1建立表征系统容量配置的经济性函数模型；2建立满足供电供热稳定需求的约束条件；3建立基于价值最优原则的目标函数；4利用分层优化迭代算法求解目标函数。本发明系统容量配置包括光伏发电单元、储电单元、储热单元、变流器单元和电热转换单元的配置，光伏发电单元、储电单元、变流器单元构成了电力系统层，电热转换单元、储热单元构成了热力系统层。最终，电力系统层和热力系统层可分别进行迭代操作，完成各自的优化配置，达到整个综合能源网的价值最优化。

主权项：1.一种新能源供给系统的分层优化配置方法，所述新能源供给系统包含五个单元：光伏发电单元、变流器单元、储电单元、储热单元和电热转换单元，光伏发电单元、储电单元和变流器单元构成了电力系统层用于为电负荷的供电，电热转换单元和储热单元构成了热力系统层用于为热负荷的供热；其特征在于，所述分层优化配置方法包括如下步骤：1建立表征系统容量配置的经济性函数模型，其表达式如下： 其中：为系统中第i个单元的投资成本，分别为光伏发电单元、储电单元、储热单元、变流器单元、电热转换单元的运行维护费用，Cinii、Csetupi、Cconi、Cresi分别为系统中第i个单元单位化的初始投资费用、安装费用、配套变换器费用、剩余成本，Ni为系统中第i个单元的配置数量，KPV、Kbat、Ksto、Kinverter、KEtT分别为光伏发电单元、储电单元、储热单元、变流器单元、电热转换单元的维护成本系数，PPVt为t时刻光伏发电单元的输出功率，Pbatt为t时刻储电单元的输入或输出功率，Pstot为t时刻储热单元的输入或输出功率，Pinvertert为t时刻变流器单元的输出功率，PEtTt为t时刻电热转换单元的输出功率，T为预定的工作年限；2建立满足供电供热稳定需求的约束条件，包括系统功率平衡约束条件、储电单元容量和功率交换能力约束条件、储热单元容量和功率交换能力约束条件、储电单元效率约束条件、储热单元效率约束条件、负载失电率和热量缺损率约束条件；所述系统功率平衡约束条件的表达式如下：PELoadt+PTLoadt＝PPVt+Pbatt+Pstot 其中：PELoadt为t时刻系统电负荷消耗功率，PTLoadt为t时刻系统热负荷消耗功率，PN为光伏发电单元在标准测试环境下的额定出力，fd为光伏发电单元的衰减系数，Gt为t时刻光伏发电单元上的平均入射太阳辐照度，Gref为标准测试条件下的辐照度，Tcref为标准测试条件下的温度，Tc为光伏发电单元的实际工作温度，αT为温度影响系数；所述储电单元容量和功率交换能力约束条件的表达式如下：SOCmin≤SOCt≤SOCmax0≤Pbatt≤Pbat_max其中：SOCt为t时刻储电单元的荷电量，SOCmin为储电单元的最小荷电量，SOCmax为储电单元的最大荷电量，Pbat_max为储电单元的最大充放电功率；所述储热单元容量和功率交换能力约束条件的表达式如下：0≤Qt≤Qmax 其中：Qt为t时刻储热单元的储热量，Qmax为储热单元的最大储热容量，Hin_max为储热单元的最大吸热功率，Hout_max为储热单元的最大放热功率；所述储电单元效率约束条件的表达式如下：SOCt＝SOCt-1+α·PbattΔt 其中：SOCt-1为t-1时刻储电单元的荷电量，Δt为采样步长，α为权重系数，ηc为储电单元的充电效率，ηd为储电单元的放电效率；所述储热单元效率约束条件的表达式如下： 其中：ηet为电热转换单元的转换效率，ηeo为储热单元对外界供热时的效率，Poutt为储热单元给热负荷供热的实际输出功率；所述负载失电率和热量缺损率约束条件的表达式如下： 其中：PLPSt为t时刻系统负载失电量，PTPSt为t时刻系统热量缺损量，LLRSP为系统负载失电率，LTRSP为系统热量缺损率，为预设的负载失电率限值，为预设的热量缺损率限值；3基于经济性函数模型，建立基于价值最优原则的目标函数F，其表达式如下：F＝minf1+f2 4在满足约束条件的情况下采用分层优化迭代算法对目标函数F进行求解，使电力系统层和热力系统层完成各自的优化配置，最终得到系统各单元的配置数量；所述分层优化迭代算法包括以下过程：4.1数值初始化过程：已知目标地区典型m天1～24h各时刻系统的电负荷消耗功率PEloadt和热负荷消耗功率PTloadt；根据目标地区包括地理、温度、太阳辐射率在内的环境参数，计算得到目标地区m天1～24h各时刻光伏发电单元的单位输出功率PPV_onet；根据PPV_onet、PEloadt、PTloadt初步确定光伏发电单元功率、储电单元容量、储热单元容量、变流器单元功率和电热转换单元功率的最大可执行范围，m为大于1的自然数；4.2条件假设过程：假设一，m天中t＝0时刻储电单元的初始荷电状态最低，储热单元的初始储热量为0；假设二，考虑到储热单元的成本明显低于储电单元，为最大化储热单元的功能作用，降低系统的经济性成本，假设新型能源供给系统中热力子系统所需热量是由光伏发电单元产生后，直接经电热转换单元转换至热力子系统，而不由储电单元供给，即新型能源供给系统的电力系统层和热力系统层可分别进行迭代操作，完成各自的优化配置；4.3电力系统迭代过程：当t时刻PPVtPEloadt时，判断储电单元的荷电量SOCt是否小于储电单元总额定容量即SOCtSOCmax，若判断成立，则确定充电功率大小如下： 式中：Pinvertert与储电单元的最大充放电功率Pbat_max近似相等，从而满足储电单元功率交换能力约束，若储电单元的荷电量SOCt大于或等于最大荷电量SOCmax，则不进行充电操作，并令SOCt＝SOCmax；当t时刻PPVtPEloadt时，判断储电单元的荷电量SOCt是否大于最小荷电量SOCmin，即SOCtSOCmin，若判断成立，则确定放电功率大小如下： 若储电单元的荷电量SOCt小于或等于SOCmin，则不进行放电操作；依次求得m天1～24h各时刻储电单元的荷电量SOCt，并计算各时刻的负载失电量PLPSt： 在电力系统层的最大执行范围内，按照设定步长，改变电力系统层的容量配置，并重新进行上述的迭代操作，其中步长由电力系统层包含的各单元单位功率或容量决定；4.4热力系统迭代过程：t时刻若光伏发电单元经电热转换单元的输出功率PPV_TtPTloadt，判断储热单元的储热量Qt是否小于储热单元总容量Qmax即QtQmax，若判断成立，则储热单元吸收热量，吸热功率为Pstot；若储热单元的储热量Qt大于或等于Qmax，则不进行储热操作并令Qt＝Qmax；t时刻若PPV_TtPTloadt时，判断储热单元的储热量Qt是否为0即Qt0；若判断成立，则储热单元放出热量，供给热负荷的实际输出功率为Poutt；依次求得m天1～24h各时刻储热单元的储热量Qt，并计算各时刻的热量缺损量PTPSt如下： 在热力系统层的最大执行范围内，按照设定步长，改变热力系统层的容量配置，并重新进行上述迭代操作，其中步长由热力系统层包含的各单元单位功率或容量决定；4.5负载失电率及热量缺失率评价过程：根据负载失电率约束条件，判断各组电力系统层的容量配置方案，确定满足负载失电率约束条件的电力系统层各容量配置方案；根据热量缺损率约束条件，判断各组热力系统层的容量配置方案，确定满足热量缺损率约束条件的热力系统层各容量配置方案；4.6计算搜索价值最优方案过程：计算由负载失电率评价过程得到的电力系统层各容量配置方案的经济性成本，搜索价值最优的电力系统层配置方案；计算由热量缺失率评价过程得到的热力系统层各容量配置方案经济性成本，搜索价值最优的热力系统层配置方案；综合上述价值最优的电力系统层配置方案和热力系统层配置方案，即得到基于价值最优原则下新能源供给系统的优化配置结果。

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