一种园区多能互补系统日前调度方法技术方案

技术编号:20486871 阅读:17 留言:0更新日期:2019-03-02 19:48
本发明专利技术公开一种园区多能互补系统日前调度方法,包括:建立多能互补系统中各装置的线性化模型;基于装置线性化模型,建立日前调度的优化目标函数和约束方程;进行优化求解,进而最终确定多能互补系统内源网荷储的运行方式,实现多能互补系统的优化协调控制。本发明专利技术通过对装置模型进行线性化处理,将园区多能互补系统日前调度策略等效为混合整数线性规划问题,方便使用商业优化软件进行求解,并在求解过程中考虑到装置的运行限制和储能初始容量对系统优化结果的影响,实现了园区多能互补系统的优化运行。

A Day-ahead Scheduling Method for Park Multi-energy Complementary System

The invention discloses a day-ahead scheduling method for multi-energy complementary system in a park, which includes: establishing a linearized model of each device in the multi-energy complementary system; establishing an optimization objective function and constraint equation for day-ahead scheduling based on the device linearization model; solving the optimization problem, and finally determining the operation mode of the internal network storage of the multi-energy complementary system, so as to realize the optimization and coordination of the multi-energy complementary system. Control. By linearizing the device model, the day-ahead scheduling strategy of the park multi-energy complementary system is equivalent to a mixed integer linear programming problem, which is convenient to be solved by commercial optimization software. In the process of solving, the influence of the operation limitation of the device and the initial capacity of energy storage on the system optimization results is taken into account, and the optimal operation of the park multi-energy complementary system is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种园区多能互补系统日前调度方法
本专利技术涉及综合能源调度
,特别是一种园区多能互补系统的日前调度方法。
技术介绍
作为综合能源系统终端能源单元的重要形式,园区多能互补系统结合分布式电源、储能系统、负荷及其他相关监控保护装置,是一种聚合间歇性低碳电力、多能源协调控制、需求侧负荷控制的有效模式。但考虑到高渗透率可再生能源、负荷侧的波动性,需要在日前根据负荷预测和分布式电源发电预测信息,制定日前调度计划,以实现系统的优化运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中关于储能设备功率分布、启停状态判断和初始功率确定过程中的不足,提供一种园区多能互补系统日前调度策略,在保证系统安全稳定运行的基础上,考虑资源的最优化利用,实现系统运行成本最小。本专利技术采取的技术方案为:一种园区多能互补系统的日前调度方法,包括:建立系统内各装置的线性化模型;建立园区多能互补系统的优化目标函数及其约束条件,所述优化目标函数为:投资成本函数、燃料成本函数、运行维护成本函数、启动停止成本函数、功率变化成本函数、与外界网络交换功率的成本函数和供热(冷)收益函数中,各成本函数之和与收益函数之差;所述约束条件包括多能互补系统的冷、热、电平衡方程,以及多能互补系统内各装置的运行状态限制;基于对次日各时段冷、热、电负荷需求量和园区分布式电源出力的预测值,以及各时段分时电价和供热/冷收费数据,对优化目标函数进行求解,得到次日各时段内多能互补系统内各可控装置的运行状态,以及储能装置的初始容量;根据优化求解结果进行针对多能互补系统内各可控装置和储能装置的日前调度。本专利技术中,多能互补系统中的装置包括冷热电联产机组、电池、蓄热装置、储冷装置、电锅炉、电制冷装置等。优选的,在建立系统内装置线性化模型时,对于装置的非线性特性,通过分段线性化方法进行线性化表示;各装置的线性化模型包括,表征相应装置在单位时间内运行功率与系统成本或收益之间关系的线性函数,以及表征相应装置能量转换关系的线性函数。线性化的表示为后续线性优化方法进而得到系统的全局最优解奠定基础。优化目标函数中的各成本函数和收益函数以各装置线性化模型为基础建立。优选的,对装置的非线性特性进行线性化表示时,定义储能设备的运行状态包括蓄能状态和放能状态,分别用0/1变量表征相应的状态值,同一可控装置在任何时刻的蓄能状态值与放能状态值之和小于等于1。蓄热/冷设备、蓄电池等储能设备一般存在从其他设备吸收能量、向其他设备释放能量、不与其他设备交换能量这三种状态,且同一储能设备在某一时刻有且仅有三种状态中的某一种状态,并且储能设备一般均存在最大蓄、放能功率和最小蓄、放能功率的限制,本专利技术通过引入0-1变量,对可控装置的运行状态进行定义,便于实现装置模型的线性化表示。对于外界电网或热网可等效为一类特殊的储能装置,其与园区多能互补系统交换功率的状态也可以引入0-1变量,通过上述类似的方法进行表述。对于非储能装置的启停状态,也可引入0-1变量进行表示。优选的,定义某装置的运行功率P与系统成本或受益之间的函数为非线性函数f(P),则对于非线性函数f(P)的分段线性化表示方法为:对变量P在t时段内取k个点记录为p1、p2…,pk、pk-1,对应记录各点变量的函数值为f(p1)、f(p2)、…,f(pk-1)、f(pk),则t时段的分段非线性函数以线性化方法表示为:其中,j为k的变量,中间量αj=(f(Pj+1)-f(Pj))/(Pj+1-Pj),βj=f(Pj)-Pjαj,为t时段内对应点变量pj的储能装置运行状态值,取值为0或1。用来限制储能装置的功率所属线性分段。优选的,园区多能互补系统的优化目标函数中:投资成本函数,为使用规划初期购买、安装设备的一次性投资折算到生命周期内每年的费用,即等年值初始投资费用表示;燃料成本函数,为燃料电池、冷热电联产装置消耗一次能源的费用表示;运行维护成本函数,为系统内各装置运行和维护产生的费用表示;启动停止成本函数,为由于设备启停状态改变而产生的费用,在优化函数中引入启停成本,可以避免装置的频繁启停,从而提高优化结果的可行性,并避免运行周期内的频繁启停对装置运行寿命的影响表示;功率变化成本函数,为由于设备功率变化而产生的等效费用表示,用于限制装置功率定值的频繁变化,提高装置的使用寿命;在优化过程中引入功率变化成本,可以使得可控装置的功率在一个时间段内均匀分别,避免系统出现功率尖峰;外界网络交换功率的成本函数包括:(1)与大电网交换功率的成本函数,考虑电力系统的分时电价影响,将调度周期中各时间段内园区从大电网购电成本和向大电网售电成本的差值进行累加,构成与大电网交换功率的成本函数;(2)与外界供热/冷网交换功率的成本函数,表示在集中供热(冷)方式下,园区从外界供热(冷)网吸收热(冷)功率而产生的费用;供热(冷)收益函数,为向园区用户供热或供冷而获得的收益的表示。优选的,园区多能互补系统优化目标函数的约束条件中,多能互补系统的冷、热、电平衡方程为等式约束方程,使得系统在调度的最小周期内满足冷、热、电的平衡,其中:冷、热的平衡方程是指蓄热(冷)装置向系统释放出的热(冷)量+电制热(冷)装置向系统释放出的热(冷)量+冷热电联产装置向系统释放出的热(冷)量+园区系统从外界输热(冷)网吸收的热(冷)量=蓄热(冷)装置从系统吸收的热(冷)量+园区系统向外界输热(冷)网释放的热(冷)量+园区内负荷的供热(冷)需求量;电功率平衡方程是指园区内风电、光伏等分布式电源输出的电能+冷热电联产装置输出的电能+燃料电池输出的电能+蓄电池输出的电能+从大电网吸收的电能=纯电负荷所需电能+电制热(冷)负荷所需电能+蓄电池吸收的电能+向大电网释放的电能。优选的,园区多能互补系统优化目标函数的约束条件中,多能互补系统内各装置的运行状态限制为不等式约束方程,包括:可控装置的功率输出限制,即可控装置输出或吸收的功率要大于装置所能输出或吸收的最小功率,小于装置所能输出或吸收的最大功率;可控装置功率输出变化量的限制,即可控装置在一定时间段内的功率变化量要大于最大功率减小量,小于最大功率增加量;储能装置的容量限制,即储能装置的容量要大于最小储能容量限值,小于最大储能容量限值;储能装置的初始和结束时刻的容量限值,即储能装置结束时刻的容量需要等于初始时刻的容量,从而满足蓄、放能的循环状态。对于储能装置的初始容量值,可通过现有优化算法获得,以降低园区运行费用为目标。优选的,本专利技术在建立系统内装置线性化模型时,分别使用24维的连续状态变量表示园区内各非储能装置的消耗功率、储能装置的蓄能功率、储能装置的放能功率、园区从电网吸收的功率、园区向电网放出的功率、可控装置的启动成本、可控装置的停止成本、储能装置储能时的功率变化成本、储能装置放能时的功率变化成本以及储能装置的初始功率量;分别使用24维的0/1变量表示储能装置的蓄能状态值、储能装置的放能状态值,以及非储能装置的启停状态值。进而可在优化求解后得到未来一天内各可控装置每小时的功率调度参数。优选的,本专利技术基于园区多能互补系统的优化目标函数及其约束条件,构成典型的混合整数线性规划模型,进而基于对次日各时段冷、热、电负荷需求量和园区分布式电源出力的预测值,以及各时段分时电价和供热/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种园区多能互补系统的日前调度方法,其特征是,包括:建立系统内各装置的线性化模型;建立园区多能互补系统的优化目标函数及其约束条件,所述优化目标函数为:投资成本函数、燃料成本函数、运行维护成本函数、启动停止成本函数、功率变化成本函数、与外界网络交换功率的成本函数和供热(冷)收益函数中,各成本函数之和与收益函数之差;所述约束条件包括多能互补系统的冷、热、电平衡方程,以及多能互补系统内各装置的运行状态限制;基于对次日各时段冷、热、电负荷需求量和园区分布式电源出力的预测值,以及各时段分时电价和供热/冷收费数据,对优化目标函数进行求解,得到次日各时段内多能互补系统内各可控装置的运行状态,以及储能装置的初始容量;根据优化求解结果进行针对多能互补系统内各可控装置和储能装置的日前调度。

【技术特征摘要】
1.一种园区多能互补系统的日前调度方法,其特征是,包括:建立系统内各装置的线性化模型;建立园区多能互补系统的优化目标函数及其约束条件,所述优化目标函数为:投资成本函数、燃料成本函数、运行维护成本函数、启动停止成本函数、功率变化成本函数、与外界网络交换功率的成本函数和供热(冷)收益函数中,各成本函数之和与收益函数之差;所述约束条件包括多能互补系统的冷、热、电平衡方程,以及多能互补系统内各装置的运行状态限制;基于对次日各时段冷、热、电负荷需求量和园区分布式电源出力的预测值,以及各时段分时电价和供热/冷收费数据,对优化目标函数进行求解,得到次日各时段内多能互补系统内各可控装置的运行状态,以及储能装置的初始容量;根据优化求解结果进行针对多能互补系统内各可控装置和储能装置的日前调度。2.根据权利要求1所述的方法,其特征是,在建立系统内装置线性化模型时,对于装置的非线性特性,通过分段线性化方法进行线性化表示;各装置的线性化模型包括,表征相应装置在单位时间内运行功率与系统成本或收益之间关系的线性函数,以及表征相应装置能量转换关系的线性函数。3.根据权利要求2所述的方法,其特征是,对装置的非线性特性进行线性化表示时,定义储能设备的运行状态包括蓄能状态和放能状态,分别用0/1变量表征相应的状态值,同一可控装置在任何时刻的蓄能状态值与放能状态值之和小于等于1。4.根据权利要求3所述的方法,其特征是,定义某装置的运行功率P与系统成本或收益之间的函数为非线性函数f(P),则对于非线性函数f(P)的分段线性化表示方法为:对变量P在t时段内取k个点记录为p1、p2…,pk、pk-1,对应记录各点变量的函数值为f(p1)、f(p2)、…,f(pk-1)、f(pk),则t时段的分段非线性函数以线性化方法表示为:其中,j为k的变量,中间量αj=(f(Pj+1)-f(Pj))(Pj+1-Pj),βj=f(Pj)-Pjαj,为t时段内对应点变量pj的储能装置运行状态值。5.根据权利要求1所述的方法,其特征是,园区多能互补系统的优化目标函数中:投资成本函数,为使用规划初期购买、安装设备的一次性投资折算到生命周期内每年的费用,即等年值初始投资费用表示;燃料成本函数,为燃料电池、冷热电联产装置消耗一次能源的费用表示;运行维护成本函数,为系统内各装置运行和维护产生的费用表示;启动停止成本函数,为由于设备启停状态改变而产生的费用,在优化函数中引入启停成本,可以避免装置的频繁启停,从而提高优化结果的可行性,并避免运行周期内的频繁启停对装置运行寿命的影响表示;功率变化成本函数,为由于设备功率变化而产生的等效费用表示;外界网络交换...

【专利技术属性】
技术研发人员:施烨解凯金浩苏恒循马向追
申请(专利权)人:南京南瑞继保电气有限公司南京南瑞继保工程技术有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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