一种综合能源系统中的分布式电源的配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于综合能源系统领域，具体来说，设及一种综合能源系统中的分布式电 源的配置方法。
【背景技术】
[0002] 目前，对经济和环保问题的紧迫要求促进了可持续社会的进一步发展，因此，独立 的网络结构形式已经不能满足日益增长的多元化能源需求（比如:天然气、电、热等能源形 式）。传统形式上对网络的单独优化的结果往往不能精确地对联合网络实施精确的调度计 划，而综合能源系统则由于存在能源的互联和禪合而更能适应多种能源形式需求，因此规 划结果更具有精确性和可靠性。
[0003] 目前存在的综合能源系统的研究大部分集中在对电力网络、热力网络和天然气网 等在传输侧的研究，基于配电侧的研究则相对不成熟，针对综合能源系统的优化和规划问 题则更加不完善，因此存在于配电侧的综合能源系统仍然需要更系统、更具体的研究来提 高能源的利用率。
【发明内容】
[0004] 技术问题:本发明所要解决的技术问题是:提供一种综合能源系统中的分布式电 源的配置方法，适用于年负荷波动较大条件下系统设备的最优配置方案，可保证系统高效 率地满足多能源需求，同时提高综合能源系统运行的经济性。
[000引技术方案:为解决上述技术问题，本发明实施例采用W下方案：
[0006] -种综合能源系统中的分布式电源的配置方法，该方法包括如下步骤：
[0007] 步骤10)分别建立电力网络模型、热力网络模型和分布式电源模型；
[0008] 步骤20)根据步骤10)建立的模型，通过分布式电源对电力网络和热力网络进行热 电禪合，建立综合能源系统模型；
[0009] 步骤30)采用粒子群算法对步骤20)建立的综合能源系统模型进行求解，获得综合 能源系统中分布式电源的最优配置。
[0010]作为优选方案，所述的步骤10)中，电力网络模型采用电力系统IEEE-33标准节点 系统，建立包含分布式电源的如式(1)至式(12)所示的电力系统规划模型：
[0011]依据式(1)确定电力系统有功功率上下限的约束条件：
[001引巧教《巧奶 <巧岩X式（1)
[001引式中，巧I隶示分布式电源有功出力的下限，巧之表示分布式电源有功出力的上 限，Pi,DC表示第i个节点分布式电源的有功功率；
[0014]依据式(2)确定电力系统无功功率上下限的约束条件：
[001引城鸣。6端式(引
[0016] 式中，径携表示分布式电源无功出力的下限，谷SS表示分布式电源无功出力的上 限，化,DG表示第i个节点分布式电源的无功功率；
[0017] 依据式(3)确定电力系统节点数约束：
[0018] N^<NG<N^^ 式(3)
[0019] 式中，.iVS表不电力系统中分布式电源数量的下限，A班表不电力系统中分布式电 源数量的上限，NG表示当前电力系统中分布式电源的数量；
[0020] 依据式(4)确定电力系统有功功率平衡约束条件：
[00引]a节,。尽'车巧:思W二巧',L+ 巧挪I咖式(4)
[002引式中，a为0-1变量，当a为0时，表示节点i处不含分布式电源；当a为1时，表示节点i 处含分布式电源；片。。表示在第t时段内，第i个节点分布式电源的有功功率；巧gwd表示在第 t时段内，节点i处电力系统向大电网引进的有功功率；片,表示在第t时段内，节点i处的有 功负荷需求；巧表示在第t时段内，注入节点i的有功功率；表示在第t时段内，注入 节点i+1的有功功率；
[0023] 依据式(5)确定电力系统无功功率平衡约束条件：
[0024] a .谷.DG + 0.炉,/ =島./_ + fi.巧。H - 0+1.円mr 式（5)
[00巧]式中，公表示在第t时段内，第i个节点分布式电源的无功功率，公0W表示在第t 时段内，节点i处电力系统向大电网引进的无功功率，銭i表示在第t时段内，节点i处的有功 负荷需求，表示在第t时段内，注入节点i的无功功率；贫表示在第t时段内，注入节 点i+1的无功功率；
[0026] 依据式(6)确定电力系统节点电压约束条件：
[0027] 巧顧<^<尸顚式（6)
[002引式中，Vi表示节点i的电压值，巧W表示节点i的电压上限值，巧'"表示节点i的电压 下限值；
[0029]依据式(7)和式(8)确定电力系统的潮流约束：
[0032] 式中，Pi,grid表示电力系统中节点i处向大电网引进的有功功率，Pi,DC表示电力系 统中第i个节点分布式电源的有功功率，Pi,L表示电力系统中节点i处的有功负荷需求，Vi表 示电力系统中节点i的电压值，Vj表示电力系统中节点j的电压值，Yu表示电力系统中节点i 和节点j之间的电导值，Qi康示Yij的相角，S康示电力系统中节点i的电压角，S康示电力系 统中节点j的电压角，Qi,gri康示节点i处电力系统向大电网引进的无功功率，Qi,DG表示电力 系统中第i个节点分布式电源的无功功率，Qi,L表示电力系统中节点i处的有功负荷需求；
[0033] 分布式电源采用化pstone65型微型燃气轮机作为系统的热电设备，依据式(9)一 式(12)确定分布式电源的热电效率：
[0034] 化'",二。X 化/?;十 A X 化-h ('X /乂巧 + (/ X y;:7"式（9)
[0035] q;;;|:""(65kW ) = 0.29 式（10)
[0036] W,',;,.((，化 W) = 0.61 式（11)
[0037] 盛G=iU;.??，'a.祐；/ 板G 式（12)
[0038] 式中，拆。。表示节点i处分布式电源实际运行的电效率;a为常数，取为0.8838;b为 常数，取为-2.182; C为常数，取为2.0; d为常数，取为0.29; PLR表示部分负荷率;福r表示分 布式电源的额定功率;始。表示分布式电源的热效率，巧。。表示节点i处分布式电源的热功 率，Pi , DG表不第i个节点分布式电源的有功功率，Tlrec表不分布式电源的热能回收率，.施X；表 示节点i处分布式电源实际运行的热效率。
[0039] 作为优选方案，所述的步骤10)中，热力网络模型采用平行于电力网络的节点水力 管网作为热能传播的基础网络，建立包含分布式电源的如式（14)至式（16)所示的热能系统 模型：
[0040] 依据式(14)确定热能系统的水累的运行特性：
[0041] <=皆-今。'((《)2 式(14)
[0042] 式中，〇冷表示热能系统中水累节点P的扬程，G表示常数，巧°表示热能系统中水 累节点P的运行系数，碱隶示热能系统中水累节点P的水流速度；
[0043] 依据式(15)确定热能系统各节点水位的上下限约束条件：
[0044] 巧化'血 <壓式（15)
[004引式中，Wf表示节点k的实际水位值，?f-'表示节点k的水位上限值，wf""'表示节点k 的水位下限值；
[0046] 依据式(16)确定热能系统中水压阀的运行特性：
[0047] 碱-碱。货.的m)V(2.g)式(IS)
[004引式中，.CE)広表示节点n的水位压头，?已表示节点m的水位压头，K表示能源损耗率，节 点n位于节点m的上游，v?表示节点n和节点m间管道内的水流速，g表示重力常数。
[0049 ]作为优选方案，所述的步骤20)具体包括：
[0050]步骤201)确定W综合能源系统运行成本最小为目标函数，目标函数包含综合能源 系统的初始投资成本Ccap、分布式电源和燃气锅炉的燃料费用Cf、系统向大电网的购电费用 Ce、电力系统的等值网损费用Cl和系统的等值环境成本Cgs,目标函数如式（17)-式(23)所 示：
[0059 ]式中，f。。3康示综合能源系统的总运行成本，N表示综合能源系统的节点数，T表示 一个典型日内的区间数，Cl, cap表示电力系统中节点i处设备的初始投资成本，Cl,f表示电力 系统中节点i处设备的燃料费用，Cl,e表示节点i处系统向大电网的购电费用，Cl,1表示节点i 处电力系统的等值网损费用，At表示时段区间，Di表示模型中采用的过渡季典型日的天 数，D康示规划模型中采用的夏季典型日的天数，D3表示模型中采用冬季典型日的天数，M表 示惩罚因子；
[0060] Ci, GapDG表示节点i处分布式电源的初始投资成本，Ci, Gapbl表示节点i处燃气锅炉的 初始投资成本;0表示0-1变量;0为0时，表示该节点处不存在燃气锅炉;0为1时，表示该节点 处存在燃气锅炉;R为资金回收率，Cfuel表示天然气的价格；公己表示第t时段内节点i处分 布式电源的热功率；公1;表示第t时段内节点i处燃气锅炉的热功率;爲6表示第t时段内系统 向大电网买电的价格；巧表示第t时段内电力系统中节点i处向大电网引进的有功功率 片表示第t时段内节点i处系统的网损值;y表示分布式电源的使用寿命;r表示银行利率；
[0061] 矮表示节点i处燃气锅炉的热功率，Ebi,X表示燃气锅炉排放的第X种污染物，Pi,DG 表示第i个节点分布式电源的有功功率，Edg,X表示分布式电源排放的第X种污染物，Pgrid表示 大电网向电力系统提供的功率，Egrid,X表示大电网排放的第X种污染物，Cp,X表示第X种污染 物的排放物的罚款费用，Cl,X表示治污费用；
[0062] 步骤202)确定综合能源系统的约束条件：
[0063] 依据式(25)确定综合能源系统的热能平衡约束条件：
[0064] 谷U。，,' = a.终友+护货/ +说脚"' +公地式（25)
[006引式中，必W表示第t时段内节点i释放的热量，a和0均为0-1变量;a为0时，