一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法，该方法在冷热电联供系统接入有源配电网运行时，应用协调调度方法，解决配电网重构优化与冷热电联供系统经济优化目标之间的协调问题。本发明专利技术提出的协调调度策略，用于对包含冷热电联供系统的子系统的整体系统进行系统优化。因此，本发明专利技术通过运用人工智能技术，可以为冷热电联供系统内部、冷热电联供系统之间以及冷热电联供系统与有源配电网之间提供灵活、安全、可靠的技术，实现灵活的经济调度，并保证电网的安全运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法，属于有源配电网优化调度领域。
技术介绍
随着全球经济的不断发展，能源危机的逐渐增加和大气污染的日益严峻，清洁能源和可再生能源受到了极大的重视。许多国家已经制定了碳排放标准，目的在于降低能耗量、提高发电效率、减少温室气体的排放和鼓励清洁能源的发展。虽然常规矿石能源发电技术成熟、单机容量大、运行稳定性高，但是能源利用效率不高、机组调峰能力差、污染物排放量大等缺点制约了它的进一步发展。清洁能源分为可再生和不可再生两类，可再生能源包括风能、水能、太阳能、地热能、潮汐能等，不可再生清洁能源包括天然气，氢气等。可再生能源具有发电能源成本低、排放少等优点，但单机容量小，能源具有随机性和波动性是主要缺陷。天然气机组单机容量不断增大，调峰特性好，既可作为基本负荷长期运行，又能两班制调峰运行。为了解决以上的问题，提出冷热电联供系统。冷热电联供系统一种以冷热电联供设备为核心，包含多个分布式单元(发电、储能等)，存在多元能量平衡的微网形态。随着传统煤炭、石油等化石能源的逐渐枯竭，环境问题的日益突出，作为分布式供能单元的有效组织形式，冷热电联供统具有一次能源利用率高、污染小、可靠性高等优点，被广泛认为是解决能源问题的有效方案。使用传统方式对冷热电联供系统并入有源配电网运行进行优化调度时，冷热电系统主要是从有源配电网取电，而没有进行售电，有源配电网被动接受的调度命令，而很少参与到电力系统整体优化调度中。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供了一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法，借鉴普遍的协调优化构架，是一种综合考虑有源配电网和冷热电联供系统的协调调度方法。该方法在冷热电联供系统并入有源配电网运行时，应用协调调度方法，解决配电网重构优化与冷热电联供系统经济调度优化目标之间的协调问题。本专利技术提出了协调调度策略，用于对包含冷热电联供系统的子系统的整体系统进行系统优化。因此，本文通过运用人工智能技术，可以为冷热电联供子系统内部、冷热电联供系统之间以及冷热电联供系统与有源配电网之间提供灵活、安全、可靠的技术，实现灵活的经济调度，并保证电网的安全运行。本专利技术一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法，将有源配电网与冷热电联供系统作为一个综合的系统，以有源配电网网损最小和冷热电联供系统的运行成本最小作为优化目标，对有源配电网环境和冷热电联供系统构成的综合系统进行协调优化，实现综合系统的协调调度。本专利技术一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法包括如下步骤：步骤1，输入有源配电网和冷热电联供系统的数据；步骤2，分别建立以有源配电网网损最小为优化目标的有源配电网优化目标函数、以冷热电联供系统运行成本最小为优化目标的冷热电联供系统优化目标函数；步骤3，建立有源配电网环境和冷热电联供系统构成的综合系统的优化目标函数；步骤4，根据综合系统的能量平衡，建立综合系统的各负荷平衡方程；步骤5，根据有源配电网和冷热电联供系统的运行要求，建立综合系统的各运行约束方程；步骤6，根据综合系统的优化目标函数以及平衡方程、约束方程，利用粒子群算法求解出综合系统的最优目标值以及冷热电联供系统内各设备不同时段的输出，从而得出综合系统的最优调度。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤1中所述的输入有源配电网和冷热电联供系统的数据包括：有源配电网的结构信息、线路参数、负荷数据；冷热电联供系统所包含的各设备参数、燃气轮机的位置。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤1中所述的冷热电联供系统包含燃气轮机、风力发电机、光伏机组、辅助锅炉、加热线圈、储能装置、余热回收装置、电制冷机、吸收式制冷机。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤2中所述的有源配电网优化目标函数为：式中，f1为有源配电网的网损；T为调度周期时段数；N为有源配电网的支路总数；Ri为第i个支路的电阻；Pi,t、Qi,t和Ui,t分别为第t时段有源配电网第i个支路的有功功率、无功功率和支路首端电压幅值。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤3中所述的冷热电联供系统优化目标函数为：minf2＝CELC+CF式中，f2为冷热电联供系统的运行成本；T为调度周期时段数；CELC为总购电费用；Ce为电价；Δt为调度周期时长；Pgrid+,t、Pgrid-,t分别为第t时段冷热电联供系统从有源配电网上取电、售电的功率；CF为购买天然气的费用；Cf为购买天然气的单位热值价格；PGt,t为第t时段冷热电联供系统中燃气轮机的发电功率；QBoi,t为第t时段冷热电联供系统中辅助锅炉的产热功率；ηg、ηb分别为燃气轮机、辅助锅炉的效率。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤3中所述的综合系统的优化目标函数为：F＝min[αf1+(1-α)f2]式中，α为权重，且0≤α≤1。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤4中所述的综合系统的各负荷平衡方程包括电、冷功率、热功率的平衡方程，具体为：(1)电负荷平衡方程：Pgrid,t+PPV,t+PWT,t+PGt,t＝PL,t+PS,t式中，Pgrid,t、PPV,t、PWT,t分别为第t时段冷热电联供系统从有源配电网获取的功率、光伏机组的功率、风力发电机的功率；PL,t、PS,t分别为第t时段用户的电负荷需求、储能装置的功率；(2)热功率平衡方程：QHrs,t+QBoi,t+QL,t＝QH,t+Qex,t式中，QHrs,t为第t时段余热回收装置提供的热功率；QBoi,t为第t时段辅助锅炉的制热功率；QL,t为第t时段加热线圈的制热功率；QH,t、Qex,t分别为第t时段用户的热负荷需求、冷热电联供系统排除的废热；(3)冷功率平衡方程：QAc,t+QEc,t＝QC,t式中，QAc,t、QEc,t、QC,t分别为第t时段吸收式制冷机的制冷功率、电制冷机的制冷功率、用户的冷负荷需求。作为本专利技术的进一步优化方案，步骤5中所述的综合系统的各运行约束方程包括：(1)有源配电网的节点电压和支路电流约束：式中，Un,t、和分别为第t时段第n个节点的电压及电压上、下限；Ii,t、分别为第t时段第i个支路的电流及其上限值；(2)风力发电机出力约束：0≤PWT，t≤PWT,on式中，PWT,on为风力发电机的额定功率，PWT，t为第t时段风力发电机的功率；(3)光伏机组出力约束：0≤PPV，t≤PPV,on式中，PPV,on为光伏机组的额定功率，PPV，t为第t时段光伏机组的功率；(4)燃气轮机出力约束：0≤PGt,t≤PGt,on式中，PGt,on为燃气轮机的额定功率，PGt,t为第t时段燃气轮机的功率；(5)辅助锅炉出力约束：0≤QBoi,t≤QBoi,on式中，QBoi,on为辅助锅炉的额定功率；QBoi,t为第t时段辅助锅炉的功率；(6)电制冷机约束：0≤QEc,t≤QEc,on式中，QEc,on为电制冷机的额定功率；QEc,t为第t时段电制冷机的功率；(7)吸收制冷机约束：0≤QAc,t≤QAc,on式中，QAc,on为吸收制冷机的额定功率；QAc,t为第t时段吸收制冷机的功率；(8)加热线圈约束：0≤QL,t≤QL,on式中，QL,on为加热线圈的额定功率；QL,t为第t时段加热线圈的功率；(9)储能装置约束：|PS,t|≤PS,on式中，SOCt为第t本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法，其特征在于，冷热电联供系统连接于有源配电网，以有源配电网网损最小和冷热电联供系统的运行成本最小作为优化目标，对有源配电网环境和冷热电联供系统构成的综合系统进行协调优化，实现综合系统的协调调度；具体实施步骤如下：步骤1，输入有源配电网和冷热电联供系统的数据；步骤2，分别建立以有源配电网网损最小为优化目标的有源配电网优化目标函数、以冷热电联供系统运行成本最小为优化目标的冷热电联供系统优化目标函数；步骤3，建立有源配电网环境和冷热电联供系统构成的综合系统的优化目标函数；步骤4，根据综合系统的能量平衡，建立综合系统的各负荷平衡方程；步骤5，根据有源配电网和冷热电联供系统的运行要求，建立综合系统的各运行约束方程；步骤6，根据综合系统的优化目标函数以及平衡方程、约束方程，利用粒子群算法求解出综合系统的最优目标值以及冷热电联供系统内各设备不同时段的输出，从而得出综合系统的最优调度。

【技术特征摘要】
1.一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法，其特征在于，冷热电联供系统连接于有源配电网，以有源配电网网损最小和冷热电联供系统的运行成本最小作为优化目标，对有源配电网环境和冷热电联供系统构成的综合系统进行协调优化，实现综合系统的协调调度；具体实施步骤如下：步骤1，输入有源配电网和冷热电联供系统的数据；步骤2，分别建立以有源配电网网损最小为优化目标的有源配电网优化目标函数、以冷热电联供系统运行成本最小为优化目标的冷热电联供系统优化目标函数；步骤3，建立有源配电网环境和冷热电联供系统构成的综合系统的优化目标函数；步骤4，根据综合系统的能量平衡，建立综合系统的各负荷平衡方程；步骤5，根据有源配电网和冷热电联供系统的运行要求，建立综合系统的各运行约束方程；步骤6，根据综合系统的优化目标函数以及平衡方程、约束方程，利用粒子群算法求解出综合系统的最优目标值以及冷热电联供系统内各设备不同时段的输出，从而得出综合系统的最优调度。2.根据权利要求1所述的一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法，其特征在于，步骤1中所述的输入有源配电网和冷热电联供系统的数据包括：有源配电网的结构信息、线路参数、负荷数据；冷热电联供系统所包含的各设备参数、燃气轮机的位置。3.根据权利要求1所述的一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法，其特征在于，步骤1中所述的冷热电联供系统包含燃气轮机、风力发电机、光伏机组、辅助锅炉、加热线圈、储能装置、余热回收装置、电制冷机、吸收式制冷机。4.根据权利要求3所述的一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法，其特征在于，步骤2中所述的有源配电网优化目标函数为：minf1=Σt=1TΣi=1NRiPi,t2+Qi,t2Ui,t2]]>式中，f1为有源配电网的网损；T为调度周期时段数；N为有源配电网的支路总数；Ri为第i个支路的电阻；Pi,t、Qi,t和Ui,t分别为第t时段有源配电网第i个支路的有功功率、无功功率和支路首端电压幅值。5.根据权利要求4所述的一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法，其特征在于，步骤3中所述的冷热电联供系统优化目标函数为：minf2＝CELC+CFCELC=CeΣt=1T(Pgrid+,t-Pgrid-,t)Δt]]>CF=CfΣt=1T(PGt,tηg+QBoi,tηb)Δt]]>式中，f2为冷热电联供系统的运行成本；T为调度周期时段数；CELC为总购电费用；Ce为电价；Δt为调度周期时长；Pgrid+,t、Pgrid-,t分别为第t时段冷热电联供系统从有源配电网上取电、售电的功率；CF为购买天然气的费用；Cf为购买天然气的单位热值价格；PGt,t为第t时段冷热电联供系统中燃气轮机的发电功率；QBoi,t为第t时段冷热电联供系统中辅助锅炉的产热功率；ηg、ηb分别为燃气轮机、辅助锅炉的效率。6.根据权利要求5所述的一种有源配电网环境下的冷热电联供系统协调调度方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐敦彬，郝威，高海龙，王永力，袁光伟，吴英俊，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司徐州供电公司，南京邮电大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32