1.本发明涉及新能源优化调度和多能互补技术领域，具体为一种基于区域风光储的冷热电联产多能互补供能系统。
背景技术：
2.随着全球化石燃料的急剧消耗和储能的锐减，包括煤、石油、天然气在内的化石燃料已经越来越难满足人口增长和经济社会发展的需求。
3.区域能源多能互补系统以电力系统为核心，通过多种清洁能源技术的耦合实现能源互补。这需要依托智能信息感知技术、预测技术和能效评测来提供高效优质服务。区域能源多能互补系统在实际运行中受到随机因素影响，面临诸多挑战，准确预测源和荷的情况以及精准态势感知对于电网调度和电力系统安全运行至关重要。本篇以居住型区域(小区)作为主要场景，能源低碳转型面临多能源系统协同可持续化发展新的难题，寻求高效、优质的多能互补系统是当务之急。
技术实现要素：
4.本发明为充分利用新能源，解决传统能源短缺，污染大的难题，解决能源低碳转型面临多能源系统协同可持续化发展难题，提供了一种基于区域风光储的冷热电联产多能互补供能系统。本发明能够根据不同时段的风力、光伏、燃气轮机发电情况，动态调整储能设备的充放电，并实时根据用电负荷向电网买电、售电。同时，在电平衡的基础上，利用燃气锅炉、余热锅炉、电制冷机和吸收式制冷机分别构成热能流和冷能流，实现对新能源的充分利用，解决多能源动态互补的难题。
5.本发明解决其技术问题采用的技术方案为：一种基于区域风光储的冷热电联产多能互补供能系统，其包括电平衡系统，热平衡系统和冷平衡系统。电平衡系统包括光伏发电系统1、风力发电系统2、储能设备3、燃气轮机6、主网4；热平衡系统包括燃气锅炉7和余热锅炉8；冷平衡系统包括电制冷机9和吸收式制冷机11。
6.所述的风力发电系统、光伏发电系统、燃气轮机、储能设备和主网由输电线路相连；所述的燃气锅炉、余热锅炉由热力管道相连；所述的电制冷机、吸收式制冷机由制冷管相连。所述的风力发电系统、光伏发电系统通过输电线路与用电设备相连；当存在盈余时，多余的电量通过输电线路与储能设备相连；当储能设备存储电量已满，将剩余电量通过输电线路与主网相连。所述的燃气轮机通过输电线路与用电设备相连。
7.所述的风力、光伏发电系统和燃气轮机的电力运行组合模型为式(1)；
[0008][0009]
式中：pw为总发电量；为风场m在t时刻的理论出力值；pv为光伏电池的输出功率；p
gt
为燃气轮机在t时段内输出的电功率。
[0010]
所述的风力发电系统的风力总发电量为式(2)；
[0011][0012]
式中：为风场m在t时刻的理论出力值；v
m，t
为风场m在t时刻的实际风速；p
r，m
为风场m中风力发电机的额定发电功率；v
c，m
为风场m的切入风速，(一般为3m/s)；v
r，m
为为风场m的额定风速，m/s，(本文取额定风速为10m/s)；v
f，m
为为风场m的切出风速，一般为25m/s。
[0013]
所述的光伏发电系统的总发电量为式(3)；
[0014][0015]
式中：pv为光伏电池的输出功率；a为光伏电池的功率降额因数，通常取0.9；y为标准测试条件下，光伏电池的输出功率；i
t
为实测时的太阳辐射强度(kw/m2)；i
stc
为标准测试条件下，太阳辐射强度(1kw/m2)；
[0016]
b为光伏电池的功率温度系数(％/℃)；t
t
为实测的光伏电池表面温度(℃)；t
stc
为标准测试条件下(25℃)，光伏电池的表面温度。
[0017]
所述的燃与轮机的总发电量为式(4)；
[0018][0019]
式中：p
gt
为燃气轮机在t时段内输出的电功率；v
gt
是在t时段内产电所消耗的天然气；η
gt
是发电效率系数；l
cvg
是燃气热值。
[0020]
所述的燃气锅炉和余热锅炉的产热运行组合模型为式(5)；
[0021]
q1(t)＝q
gb
(t) q
whb
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0022]
式中：q1(t)为燃气锅炉和余热锅炉的总产热量；q
gb
(t)为燃气锅炉在t时间内的制热功率；q
whb
(t)为余热锅炉的输出功率。
[0023]
所述的燃气锅炉的总产热量为式(6)；
[0024]qgb
(t)＝v
gb
(t)l
cvg
η
gb
ꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0025]
式中：q
gb
(t)为燃气锅炉在t时间内的制热功率；v
gb
(t)为燃气锅炉在t时间内的制热消耗的燃料(天然气)；l
cvg
为燃气的热值，一般取为9.7kwh/m3)；η
gb
为效率系数，一般取为93％。
[0026]
所述的余热锅炉的总产热量为式(7)；
[0027]qwhb
(t)＝q
gt
(t)η
whb
ꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0028]
式中：q
whb
(t)为余热锅炉的输出功率；η
whb
为余热锅炉的集热效率系数，一般为70％。
[0029]
所述的电制冷机和吸收式制冷机的制冷运行组合模型为式(8)；
[0030]
q2(t)＝q
ec
(t) q
ac
(t)
ꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0031]
式中：q2(t)为电制冷机和吸收式制冷机的总制冷功率；q
ec
表示电制冷机的输出冷功率；
[0032]
所述的电制冷机的总制冷量为式(9)；
[0033][0034]
式中：q
ec
表示电制冷机的输出冷功率；cop
ec
表示制冷系数；表示电制冷机的输入电功率；δrh是湿度变化；k＝0.7％。
[0035]
所述的电制冷机的总制冷量为式(10)；
[0036]qac
＝q
whb
λ
cool
cop
ac
ꢀꢀꢀꢀ
(10)
附图说明
[0037]
图1为一种基于区域风光储的冷热电联产多能互补供能系统整体结构示意图。
[0038]
图例说明：
[0039]
1、光伏发电系统2、风力发电系统3、储能设备4、电网5、燃气公司6、燃气轮机7、燃气锅炉8、余热锅炉9、电制冷机10、换热装置11、吸收式制冷机12、电负荷13、热负荷14、冷负荷
具体实施方式
[0040]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041]
多能源互补系统的能量一部分来自于太阳光中的太阳能通过太阳能光伏板的发电，一部分来自于区域内的自然风通过风力发电系统的发电，最后一部分由燃气轮机燃烧天然气供给发电。燃气锅炉的能源来源于天然气厂的天然气供给；余热锅炉和吸收式制冷机的能源来源于燃气轮机的余热；电制冷机的能源来源于光伏发电系统、风力发电系统、燃气轮机的发电，或者由电网供电。
[0042]
该方案在某小区内进行，电平衡系统中，以风力发电系统、光伏发电系统的发电为主，以燃气轮机的发电为辅，通过输电线路与小区内的用电设备相连，来满足区域内的电能供应。当风力发电系统、光伏发电系统、燃气轮机的发电总量大于区域内所需电量时，多余的电量通过输电线路与储能设备相连，利用储能设备将电能储存，以备用电高峰期使用；当储能设备存储之后仍存在盈余时，将剩余电量通过输电线路与主网相连，向电网售电。当风力发电系统、光伏发电系统、燃气轮机的发电总量难以满足区域内所需电量，电能短缺时，首先由储能设备进行补给，如无法满足供电要求，则通过主网，向电网购电。该方案可以充分利用风光能源，尽可能避免多能互补系统内能源的浪费。
[0043]
热平衡系统中，所述的燃气锅炉是由燃气公司供给的天然气，通过燃烧天然气，满足区域内的热能需要，通过输气管道与燃气公司相连，通过热力管道与区域内的暖气装置相连。所述的余热锅炉是将燃气轮机在工作过程中产生的烟气余热进行收回利用，通过输气管道与燃气轮机相连接，通过热力管道与换热装置相连接，经过换热装置的转换，将热能输送到用户家中。燃气锅炉与余热锅炉共同作用，构成了热能流，来满足区域内对热能的需求。
[0044]
冷平衡系统中，所述的吸收式制冷机通过热力管道与余热锅炉相连接，将余热锅
炉输送给吸收式制冷机的热能转化成冷能，再通过制冷管道将冷能输送到用户家中。所述的电制冷机，通过输电线路与电网相连，利用电能直接进行制冷，通过电场或磁场作用于制冷剂，使其在电压或电流作用下发生相变或热传递，将产生的冷能输送到用户家中。吸收式制冷机与电制冷机共同作用，构成了能能流，满足区域内对冷能的需求。