(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111482871.8 (22)申请日 2021.12.07 (71)申请人 沈阳理工大 学 地址 110158 辽宁省沈阳市 浑南新区南屏 中路6号 申请人 沈阳工程学院 (72)发明人 张铁岩　王启民　赵琰　姜河　 辛长庆　宋世巍　王东来　李昱材　 王健　林盛　杨君宝　魏莫杋　 (74)专利代理 机构 沈阳之华 益专利事务所有限 公司 21218 代理人 黄英华 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种新能源冷热电汽联供的多能源系统结 构及其建模方法 (57)摘要 本发明公开一种新能源冷热电汽联供的多 能源系统结构及其建模 方法， 属于新能源供能技 术领域， 所述的多能源系统结构 包括光伏供能系 统、 风力供能系统和天然气供能系统， 其中， 所述 光伏供能系统包括光伏发电系统， 所述风力供能 系统包括风力发电系统， 所述光伏供能系统和风 力供能系统设置有电制冷机和电热泵， 所述天然 气供能系统包括燃气轮机和锅炉系统； 提高供能 系统的灵活性， 为区域中的不同用户提供冷、 热、 电及汽能源， 满足其对能源的需求， 提高了系统 的经济性和可靠性， 多能源系统可以同时向用户 提供冷、 热、 电及汽多种能源， 与传统的多能能源 系统相比， 具有显著的优势。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 114154335 A 2022.03.08 CN 114154335 A 1.一种新能源冷热电汽联供的多能源系统结构及其建模方法， 其特征在于： 所述的多 能源系统结构包括光伏供能系统、 风力供能系统和天然气供能系统， 其中， 所述光伏供能系 统包括光伏发电系统， 所述风力供能系统包括风力发电系统， 所述光伏供能系统和 风力供 能系统设置有电制冷机和电热泵， 所述天然气供能系统包括燃气轮机和锅炉系统； 所述多能源系统结构的建模方法包括， 建立光伏供能系统模型、 建立风力供能系统模 型和建立天然气供能系统模型， 所述光伏供能系统模型包括光伏发电系统模型、 所述风力 供能系统模型包括风力发电系统模型， 所述光伏发电系统模型和风力供能系统模型还包括 电制冷机模型和电热泵模型， 所述天然气供能系统模型包括燃气轮机模型和锅炉系统模 型。 2.根据权利要求1所述的新能源冷热电汽联供的多能源系统结构及其建模方法， 其特 征在于， 所述 光伏发电系统模型为： 式中， PPV表示光伏电池组件的实际输出功率(kW)； PSTC表示标准条件下光伏电池的最大 输出功率(kW)； GING表示实际的太阳辐照强度(W/ ㎡)； GSTC表示STC条件下辐照强度； k表 示温 度功率系数(％/℃)； TC表示电池板的实际工作温度(℃)； Tr表示参考温度； 所述风力发电系统模型为： 式中， PWT表示风力发电的输出功率(kW)； Pr表示风力发电机的额定功率(kW)； v表示实 际风速(m/s)； vr、 vci、 vvo分别表示发电机的额定风速、 切入风速和 切出风速 。 3.根据权利要求1所述的新能源冷热电汽联供的多能源系统结构及其建模方法， 其特 征在于， 所述燃气轮机模型为： 式中， GMT(t)表示t时段的天然气消耗量(m3)； L表示天然气低 热值(kwh/m3)； Pe,MT(t)表 示燃气轮机在t时段内的净输出电功率(k W)； 表示t时段内燃气轮机的发电总效率； 所述锅炉系统包括工业蒸汽锅炉和燃气锅炉， 所述锅炉系统模型包括工业蒸汽锅炉模 型和燃气锅炉模型， 所述工业蒸汽锅炉模型为： QIGB＝ ηIGBGIGB×L 式中， QIGB表示工业蒸汽锅炉的发热量(kJ/h)； ηIGB表示工业蒸汽锅炉的工作效率； GIGB 表示工业蒸汽锅炉的天然气的消耗量(m3/h)； L表示天然气低热值(kJ/m3)； H1表示工业蒸汽 锅炉的进水焓值(kJ/kg)； H2表示工业蒸汽锅炉的供汽焓值(kJ/ kg)； qm表示工业蒸汽锅炉的 过热蒸汽量(t/ h)；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114154335 A 2所述燃气锅炉模型为： QGB＝ ηGBGGB×L 式中， QGB表示燃气锅炉输出的热功率； ηGB表示燃气锅炉的工作效率： GGB表燃气锅炉的 燃料消耗 量(m3/h)。 4.根据权利要求1所述的新能源冷热电汽联供的多能源系统结构及其建模方法， 其特 征在于， 所述 光伏供能系统和风力供能系统配置有储电装置， 所述储电装置的模型为： 式中， Es(t)表示t时刻 储电装置的剩余电量； αin表示充电效率； Pin(t)表示t时刻储的充 电功率； te,in表示充电时长； Pout(t)表示t时刻储的放电功率； te,out表示放电时长； β 表示自 放电系数； Δte表示储电设备的工作时间。 5.根据权利要求1所述的新能源冷热电汽联供的多能源系统结构及其建模方法， 其特 征在于， 所述天然气供能系统还包括蓄热槽和储汽装置， 所述天然气供能系统模型包括蓄 热槽模型和储 汽装置模型， 所述蓄热槽模型为: 式中， Hs(t)表示t时刻蓄热槽的剩余热量； δin表示储热效率； Qin(t)表示t时刻 储的储热 量； th,in表示储热时长； Qout(t)表示t时刻储的放热量； th,out表示放热时长； λ表示自放热系 数； Δth表示蓄热槽的工作时间； 所述储汽装置模型为： 式中， MSA表示储汽装置中蒸汽的储存量(t)； M0SA表示储汽装置中初始蒸汽的储存量； qm,cha， qm,dis表示储汽装置储存和释放蒸汽的蒸汽量(t/ h)； dt表示时间步长 。 6.根据权利要求1所述的新能源冷热电汽联供的多能源系统结构及其建模方法， 其特 征在于， 所述电热泵发热模型为： 式中， 表示电热泵发热的输出功率(kW)； 表示电热泵发热的工作效率； 表示 电热泵发热的输入功率(k W)； 所述电热泵制冷模型为： 式中， 表示电热泵制冷的输出功率(kW)； 表示电热泵制冷的工作效率； 表示 电热泵制冷的输入功率(k W)。 7.根据权利要求1所述的新能源冷热电汽联供的多能源系统结构及其建模方法， 其特 征在于， 所述电制冷机模型： 式中， 表示电制冷机的输出功率(kW)； 表示电制冷机的工作效率； 表示电制冷权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114154335 A 3