一種基于模型預(yù)測(cè)控制的冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冷熱電H聯(lián)供系統(tǒng)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種基于模型預(yù)測(cè)控制的冷 熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，W天燃?xì)鉃榇淼那鍧嵞茉?，與可再生能源使用相互結(jié)合，W及利用發(fā)電機(jī) 余熱余壓，共同構(gòu)成了冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)，成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外快速發(fā)展的清潔新能源產(chǎn)業(yè)。 冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)系統(tǒng)W小規(guī)模、小容量、模塊化和分散式等多種方式就近安裝在用戶 偵可同時(shí)滿足用戶對(duì)冷能、熱能、電能需求的能量供應(yīng)系統(tǒng)，節(jié)省傳統(tǒng)集中能源輸送系統(tǒng) 的初始投資成本W(wǎng)及減少傳輸過(guò)程中能量損失。冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)系統(tǒng)W清潔能源為主 要燃料，能夠減少氮氧化物、二氧化硫、固體顆粒等污染物排放，大大減少環(huán)境惡化的壓力。
[0003] 冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行方法大多是根據(jù)日前調(diào)度計(jì)劃指令運(yùn)行，在一定程 度上能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。然而，由于可再生電源出力具有波動(dòng)性、間歇性等特點(diǎn)，力口 上用戶的用電行為更具有隨機(jī)性，往往負(fù)荷及可再生電源功率的預(yù)測(cè)值和實(shí)際值存在偏 差，導(dǎo)致實(shí)際情況往往偏離日前調(diào)度計(jì)劃，嚴(yán)重影響冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 技術(shù)問(wèn)題；本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種基于模型預(yù)測(cè)控制的冷熱電 聯(lián)供型微電網(wǎng)運(yùn)行方法，能夠很好地消除由于預(yù)測(cè)不準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成的影響，保證系統(tǒng) 運(yùn)行指令總是在最新信息的優(yōu)化計(jì)算得到的，降低系統(tǒng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定 性，同時(shí)提高冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
[0005] 技術(shù)方案；為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一種基于模型預(yù)測(cè)控制的冷熱電 聯(lián)供型微電網(wǎng)運(yùn)行方法，包括W下步驟：
[0006] 步驟10)建立參數(shù)預(yù)測(cè)模型，包括風(fēng)電預(yù)測(cè)模型、光伏預(yù)測(cè)模型、冷負(fù)荷預(yù)測(cè)模 型、熱負(fù)荷預(yù)測(cè)模型和電負(fù)荷預(yù)測(cè)模型；根據(jù)各參數(shù)預(yù)測(cè)模型，在k時(shí)刻，根據(jù)k時(shí)刻之前采 集的n個(gè)歷史數(shù)據(jù)，利用各參數(shù)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)未來(lái)控制時(shí)域M內(nèi)的風(fēng)電功率、光伏功率、冷 負(fù)荷功率、熱負(fù)荷功率和電負(fù)荷功率；歷史數(shù)據(jù)包括風(fēng)電功率、光伏功率、冷負(fù)荷功率、熱負(fù) 荷功率和電負(fù)荷功率；
[0007] 步驟20)根據(jù)步驟10)得到的未來(lái)控制時(shí)域M內(nèi)的風(fēng)電功率、光伏功率、冷負(fù)荷功 率、熱負(fù)荷功率和電負(fù)荷功率，建立如式（1)至式（12)所示的滾動(dòng)優(yōu)化模型：
[0008] 首先確定W微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行成本最小為目標(biāo)函數(shù)，如式（1)所示：
[000引 Min C = X C + C + C 式（1) ?=&十1
[0010] 式中，C表示系統(tǒng)運(yùn)行成本；k表示當(dāng)前時(shí)刻；M表示控制時(shí)域；Gg表示系統(tǒng)第t時(shí) 段的燃料成本；CL表示系統(tǒng)第t時(shí)段的運(yùn)行維護(hù)成本；表示第t時(shí)段與電網(wǎng)交互的成 本；
[0011] 然后確定約束條件，包括冷能量平衡、熱能量平衡、電能量平衡和設(shè)備運(yùn)行約束條 件：
[0012] 依據(jù)式（5)確定冷能量平衡約束條件：
[001 引 C ' ( 丫化 + C W - (/ 式巧）
[0014] 式中，fL:表示吸附式制冷機(jī)第t時(shí)段的輸入功率，單位；kW;C0P。。表示吸附式制冷 機(jī)的制冷系數(shù)；巧表示電制冷機(jī)第t時(shí)段的輸入功率，單位；kW ;C0P。。表示電制冷機(jī)的制冷 系數(shù)；公表示第t時(shí)刻系統(tǒng)冷負(fù)荷功率，單位；kW ;
[0015] 依據(jù)式（6)確定熱能量平衡約束條件：
[001引 冷/布"?"-口",,-心）?'扣,'+巧-巧冷= 結(jié)/瓜式化）
[0017] 式中，巧,表示微型燃?xì)廨啓C(jī)第t時(shí)段的電功率，單位；kW ; llmt表示微型燃?xì)廨啓C(jī) 的效率；niw,表示燃?xì)廨啓C(jī)能量損耗率；n ht表示余熱回收器效率；巧:表示燃?xì)忮仩t第t 時(shí)段的功率，單位：kw ; PL康示蓄熱槽第t時(shí)段的蓄熱功率，單位；kWh ;巧康示蓄熱槽第 t時(shí)段的放熱功率，單位；kw ;片。表示吸附式制冷機(jī)第t時(shí)段的輸入功率，單位；kw; 0/表示 第t時(shí)段系統(tǒng)的熱負(fù)荷功率，單位；kw ; iihe表示熱交換器效率；
[0018] 依據(jù)式（7)確定電能平衡約束條件：
[001引 嗦+冷+/T" +巧-巧6, +記。,6,)=巧+巧式口）
[0020] 式中，巧表示光伏第t時(shí)段的預(yù)測(cè)值；巧，表示風(fēng)電第t時(shí)段的預(yù)測(cè)值；巧,表示微 型燃?xì)廨啓C(jī)第t時(shí)段的電功率，單位；kW ;巧表示系統(tǒng)第t時(shí)段與主網(wǎng)交互功率，單位；kW ; 表示蓄電池第t時(shí)段的充電功率，單位；kW 表示蓄電池第t時(shí)段放電功率，單位： kW ; C表示電制冷機(jī)第t時(shí)段的輸入功率，單位；kW ;巧表示第t時(shí)段系統(tǒng)電負(fù)荷功率，單 位；kW ;
[0021] 依據(jù)式（801)和式（802)確定微型燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行約束條件，其中式巧01)是微型 燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行狀態(tài)約束條件；式（802)表示燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組爬坡約束條件，包括機(jī)組啟停爬 坡約束和連續(xù)運(yùn)行爬坡約束：
[00過(guò) .喘。< 巧,< 巧T 式（801)
[0023] 巧。,-口己+腳。,-11:二）.巧<戶",,-巧：么11:二-巧,,+腳。,-巧二）-口：：;式似)2)
[0024] 式（801)中，咕表示微型燃?xì)廨啓C(jī)第t時(shí)段運(yùn)行狀態(tài)變量，U,'w=l表示微型燃 氣輪機(jī)運(yùn)行，UL=〇表示微型燃?xì)廨啓C(jī)停機(jī)；巧表示微型燃?xì)廨啓C(jī)出力的下限，單位：kW ; 巧,表示微型燃?xì)廨啓C(jī)第t時(shí)段的電功率，單位；kw;巧r表示微型燃?xì)廨啓C(jī)出力的上限，單 位；kW ;巧表示微型燃?xì)廨啓C(jī)組在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的最大降功率，單位；kW ;巧，;1表示微型 燃?xì)廨啓C(jī)第t-1時(shí)段運(yùn)行狀態(tài)變量；巧表示微型燃?xì)廨啓C(jī)組停機(jī)時(shí)的最大降功率，單位： kw;巧<-1表示微型燃?xì)廨啓C(jī)第t-1時(shí)段的電功率，單位；kW ;記表示微型燃?xì)廨啓C(jī)組在連續(xù) 運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的最大增功率，單位：kw ; p：表示微型燃?xì)廨啓C(jī)組啟動(dòng)時(shí)的最大增功率，單位： kW ;
[00巧]依據(jù)式（9)確定燃?xì)忮仩t運(yùn)行的約束條件：
[0026] 巧"。<巧< 巧ma'式巧）
[0027] 式中，巧表示燃?xì)忮仩t出力的下限，單位；kW ;巧表示燃?xì)忮仩t第t時(shí)段的功率， 單位；kW 表示燃?xì)忮仩t出力的上限，單位；kW ;
[0028] 依據(jù)式（10)確定電網(wǎng)交互功率的約束條件：
[0029] 巧* 言巧 式（1Q)
[0030] 式中，巧"'表示系統(tǒng)與主網(wǎng)交互功率的下限，單位kw; /r表示系統(tǒng)與主網(wǎng)交互功 率的上限，單位；kW ;巧表示系統(tǒng)第t時(shí)段與主網(wǎng)交互功率，單位；kW ;
[0031] 依據(jù)式（11)確定蓄電池運(yùn)行的約束條件：
[0032]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于模型預(yù)測(cè)控制的冷熱電聯(lián)供型微電網(wǎng)運(yùn)行方法，其特征在于，該運(yùn)行方法 包括以下步驟： 步驟10)建立參數(shù)預(yù)測(cè)模型，包括風(fēng)電預(yù)測(cè)模型、光伏預(yù)測(cè)模型、冷負(fù)荷預(yù)測(cè)模型、熱 負(fù)荷預(yù)測(cè)模型和電負(fù)荷預(yù)測(cè)模型；根據(jù)各參數(shù)預(yù)測(cè)模型，在k時(shí)刻，根據(jù)k時(shí)刻之前采集的 n個(gè)歷史數(shù)據(jù)，利用各參數(shù)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)未來(lái)控制時(shí)域M內(nèi)的風(fēng)電功率、光伏功率、冷負(fù)荷 功率、熱負(fù)荷功率和電負(fù)荷功率；歷史數(shù)據(jù)包括風(fēng)電功率、光伏功率、冷負(fù)荷功率、熱負(fù)荷功 率和電負(fù)荷功率； 步驟20)根據(jù)步驟10)得到的未來(lái)控制時(shí)域M內(nèi)的風(fēng)電功率、光伏功率、冷負(fù)荷功率、 熱負(fù)荷功率和電負(fù)荷功率，建立如式（1)至式（12)所示的滾動(dòng)優(yōu)化模型： 首先確定以微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行成本最小為目標(biāo)函數(shù)，如式（1)所示：
式中，C表示系統(tǒng)運(yùn)行成本；k表示當(dāng)前時(shí)刻；M表示控制時(shí)域；&表示系統(tǒng)第t時(shí)段 的燃料成本；表示系統(tǒng)第t時(shí)段的運(yùn)行維護(hù)成本；表示第t時(shí)段與電網(wǎng)交互的成本； 然后確定約束條件，包括冷能量平衡、熱能量平衡、電能量平衡和設(shè)備運(yùn)行約束條件： 依據(jù)式（5)確定冷能量平衡約束條件： Kc -c〇pac+PCOP.,式（5) 式中，嚴(yán).表示吸附式制冷機(jī)第t時(shí)段的輸入功率，單位：kW;COPa。表示吸附式制冷機(jī)的 制冷系數(shù)；g表示電制冷機(jī)第t時(shí)段的輸入功率，單位：kW;CO