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2  综合能源系统物理及经济性建模

2 1  独立型设备单元建模

2 1 1  独立型电力设备单元建模

      综合能源系统中的独立型电力设备单元主要包括光伏 DG、 输配电网络、 储能电池等, 此类

设备只生产、 传输、 存储电能, 是综合能源系统重要的组成部分[8-9] 。

      1) 光伏 DG 模型。

      光伏 DG 的物理模型[10] 通常表示为

                                                      PPV = ξ cosθηmApηp                                                                                          (1)

式中: ξ 表示当地的光照辐射强度; θ 表示光照在太阳能电板的入射角度; ηm 表示 MPPT 控制器

的效率, 主要受工作温度影响; Ap 表示太阳能电池板的面积; ηp 表示太阳能电池板的效率[11] 。

同时, 光伏 DG 的经济性模型可概括为

                                                   CPV   =    Cinv   +    Cins      +  Cope                                                                       (2)
                                                                 PV          PV           PV

                                            BPV    =  E pon on   +   E pse se          +   E    cons  p  t                                                        (3)
                                                         PV PV          PV PV                   PV

式中:        CPV表示光伏 DG 的成本项,                 包含初始投资成本                                Cinv   、    安装成本                    Cins   和运维成本               C  ope  ;   BPV 表
                                                                                       PV                                  PV                         PV

示光伏 DG 的收益项,              包含发电上网收益(                      即上网电量                         Eon    乘以上网电价                           pon   、  卖电收益( 即交易
                                                                                          PV                                     PV

电量    E    se  和交易电价   p  se  的乘积)          以及节约的购电成本( 即自发自用电量                                                          Econs  乘以购电电价                      pt  )  。
           PV             PV                                                                                               PV

      2) 输配电网络模型。

      输配电网络传输电力的物理模型通常由下式[12-13] 表示

                                         PL = ULI = PL0(1 - ηL) = UL0 I(1 - ηL)                                                                                   (4)

式中: PL 表示流经输配电网络后的输出功率, 等于输出端电压 UL 乘以工作电流 I; PL0 表示输配

电网络的输入功率, 等于输入端电压 UL0乘以工作电流 I; ηL 表示网络损耗, 包含线路损耗和变

电站损耗。 同时, 输配电网络的经济性模型可概括为

                                            CEL    =  Cinv    +  Cinv     +      Cope      +  Cope                                                                (5)
                                                         EL         sub             EL           sub

                                                         BEL = EEL pEL                                                                                            (6)

式中:        C EL 表示输配电网络的成本项,                       主要包含线路的投资成本                                              C  inv  、   运维成本            Cope   以及变电站的
                                                                                                               EL                          EL

投资成本           Cinv    和运维成本     Cope    ;  B EL 表示输配电网络的收益项,                                         等于输配电量 EEL和输配电价 pEL的
                  sub               sub

乘积。

      3) 储能电池模型。

      储能电池典型的物理模型[11] 为

                                 Soc( t) = (1         -  δΔt)    S   oc(  t0  )  ?  P      ηch  -     pdis     ?    Δt                                            (7)

                                                                                 ?     ch                      ÷
                                                                                                      ηdis ?
                                                                                 è

式中: Soc(t)和 Soc(t0)分别表示储能电池在 t 和 t0 时刻的剩余电量; δ 表示储能电池的自放电率,

单位为% / h; Δt 表示 t0 到 t 的时间跨度; Pch和 Pdis分别表示储能电池的充放电功率; ηch和 ηdis分

别表示储能电池的充放电效率。 同时, 储能电池的经济性模型可概括为

                                            C STE  =  Cinv    +  Cins         +  Cope      +    Cch                                                               (8)
                                                         STE        STE             STE            STE

                                                         B STE   =   E pdis dis                                                                                   (9)
                                                                        STE t

式中:        C STE 表示储能电池的成本项,                包含储能电池的初始投资成本                                                           C  inv  、  安装成本             Cins    、  运维成
                                                                                                                       STE                         STE

本  C  ope  以及充放电成      本      C  ch   ,     充放电成本等于储能电池额充放电量乘以充电当时的电力价格;
      STE                        STE

B STE 表示储能电池的收益项,                        等于电池的放电电量                        E   dis   乘以放电当时的电力价格                                         p  dis  。
                                                                              STE                                                          t

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