【技术实现步骤摘要】
一种基于改进弱鲁棒优化的电热综合能源系统调度方法
本专利技术涉及大电网调度领域，尤其是一种基于改进弱鲁棒优化的电热综合能源系统调度方法。
技术介绍
电-热综合能源系统作为能源互联网的重要组成部分，将电力系统和热力系统通过热电联产机组、储热装置、电锅炉以及热泵等耦合元件连接在一起，实现电能和热能的转化，能够合理配置电力能源和热力能源的生产及转化过程。随着综合能源系统概念的提出，针对综合能源系统优化运行的研究逐渐成为国内外学者的研究热点。在综合能源背景下，考虑综合需求响应参与系统调度，发挥用户侧资源的灵活性，实现源荷双侧协调调度对于电力行业具有深远的意义。但在需求响应策略实施过程中，由于用户可能存在的对激励缺乏重视、通信延迟和消费行为改变等一系列原因，用户对激励、价格信号的实际响应程度，甚至是对需求响应策略采纳的意愿往往都带有较大的不确定性。因此，综合考虑风电和综合需求响应的不确定性对调度结果的影响，能够使调度决策更符合实际。弱鲁棒优化从实际应用的角度事先选定某个基准场景，通过对约束条件的松弛处理，以求取引入不确定数据后，基准场景的目标函数值恶化一定限度的解，其综合考...
【技术保护点】
1.一种基于改进弱鲁棒优化的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：步骤1，建立电热综合需求响应模型价格型综合需求响应模型：通过电价、热价引导用户调整用电、用热需求，响应系统的运行状态变化，建立用户用电量对电价、用热量对热价的响应模型；激励型综合需求响应模型：通过用户电负荷和热负荷的负荷削减量、补偿以及用户不响应时的惩罚措施，响应系统的运行状态变化，建立响应模型；步骤2，不确定集风电出力不确定集：在风电预测区间内，引入风电弱鲁棒因子确定各时段风电出力的扰动范围；价格型综合需求响应不确定集：在电热综合需求响应模型中，引入电价弱鲁棒因子以及热价弱鲁棒因子确定价...
【技术特征摘要】
1.一种基于改进弱鲁棒优化的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：步骤1，建立电热综合需求响应模型价格型综合需求响应模型：通过电价、热价引导用户调整用电、用热需求，响应系统的运行状态变化，建立用户用电量对电价、用热量对热价的响应模型；激励型综合需求响应模型：通过用户电负荷和热负荷的负荷削减量、补偿以及用户不响应时的惩罚措施，响应系统的运行状态变化，建立响应模型；步骤2，不确定集风电出力不确定集：在风电预测区间内，引入风电弱鲁棒因子确定各时段风电出力的扰动范围；价格型综合需求响应不确定集：在电热综合需求响应模型中，引入电价弱鲁棒因子以及热价弱鲁棒因子确定价格变化引起用户用电量以及用热量的扰动范围；激励型综合需求响应不确定集：在激励型综合需求响应模型中，引入电负荷激励型弱鲁棒因子以及热负荷激励型弱鲁棒因子确定价格变化引起用户电负荷以及热负荷的扰动范围；步骤3，电热综合能源调度模型包含常规机组，风电机组，发电出力和供热出力存在耦合关系的热电联产机组，利用风电机组弃风蓄能的抽水蓄能设备，利用风电机组弃风供暖的蓄热式电锅炉，提取蓄热式电锅炉、热电联产机组多余热能的储热装置；步骤4，电热综合能源低碳调度模型以综合能源运行成本最小和碳排放交易模型收益最大为目标函数，利用步骤1的电热综合需求响应模型以及步骤2的不确定集，确定电力约束条件和热力约束条件，对电热综合能源调度模型进行调度；步骤5，改进弱鲁棒优化框架在传统弱鲁棒优化过程中，以经济成本对容忍度大小进行约束，以松弛量违背其约束条件增加经济成本来对松弛量进行约束；引入弱鲁棒因子来控制弱鲁棒优化的保守性水平，改进弱鲁棒优化框架；步骤6，电热综合能源系统改进弱鲁棒经济调度模型在步骤4电热综合能源低碳调度模型中利用步骤5改进弱鲁棒优化框进行优化；以风电弱鲁棒因子、电价弱鲁棒因子、热价弱鲁棒因子、电负荷激励型弱鲁棒因子和热负荷激励型弱鲁棒因子来控制弱鲁棒优化的保守性水平；步骤7，电热综合能源系统调度方法的确定应用细菌群体趋药性算法对步骤6电热综合能源系统改进弱鲁棒经济调度模型中的松弛量临界值进行约束；然后对步骤6电热综合能源系统改进弱鲁棒经济调度模型进行求解，确定电热综合能源系统的调度方法。2.根据权利要求1所述的一种基于改进弱鲁棒优化的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，所述价格型综合需求响应模型为：通过电价引导用户调整用电需求，响应系统运行状态变化，建立电量电价弹性矩阵；借助需求弹性来实现，根据经济学的需求原理定义电量电价弹性est,q；电量电价弹性est,q：式中：est表示时刻s对时刻t的价格弹性；Pt0分别为需求响应前时刻s的用电负荷和时刻t的用电价格；ΔQs和ΔPt为需求响应后时刻s的负荷变动量和时刻t的价格变动量；用户参与价格型需求响应负荷变化量：用户用电量对电价响应表示为：热力和电力均属重要社会能源，具有相近的市场商品属性；热力负荷随热价变化亦存在如下的关系：用户用热量对热价响应表示为：价格型负荷可按可接受价格的影响程度分类，通过数据统计，比较基准日和价格变化后相同时刻需求-价格变化，确定各类负荷的价格弹性参数。3.根据权利要求1所述的一种基于改进弱鲁棒优化的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，所述激励型综合需求响应模型为：基于激励的IDR一般需要参与用户与IDR实施机构约定明确用户负荷削减量、补偿以及用户不按约定响应时的惩罚措施；IDR用户数量众多，较为分散，且单个用户因多方限制响应约束较多，不便于电网调度进行统一协调控制，考虑到用户响应和系统控制的可行性，在基于激励的IDR模型中引入负荷聚合商的概念，模型中基于激励的IDR用户特指负荷聚合商，由负荷聚合商根据多个用户的容量/补偿情况，整合聚集IDR资源提供报价曲线至电网调度；因此针对激励型IDR资源，电网企业一般先与负荷聚合商约定，确定负荷削减量或计划出力：DRt表示所有中标负荷聚合商在t时段计划参与激励型综合需求响应削减的负荷量,包括电负荷削减量和热负荷削减量4.根据权利要求1所述的一种基于改进弱鲁棒优化的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，所述风电出力不确定集为：利用风电预测区间来计及风电的不确定性，风电出力的实际值区间可表示为：式中，表示风电出力预测值，为风电最大扰动量；引入风电弱鲁棒因子ΓW对各时段风电出力在区间内的扰动进行控制；通过调节ΓW在0和1之间的取值来控制风电出力的扰动范围，从而平衡解的最优性与鲁棒性。5.根据权利要求1所述的一种基于改进弱鲁棒优化的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，所述价格型综合需求响应不确定集为：价格型需求响应主要依据价格-弹性需求响应曲线来实现，然而由于负荷预测受多种因素影响，响应存在一定的预测误差，实际价格弹性需求响应曲线是不能准确预测的；价格型综合需求响应的不确定集可以表示为：式中，分别表示电价变化后用户用电量和用热量的偏差，定义负荷预测比例偏差μQt∈[0,1]，μHt∈[0,1]，μQt、μHt越小，表示实际负荷预测偏差越小；同样地，为了改善系统的保守性，引入电价弱鲁棒因子ΓQ以及热价弱鲁棒因子ΓH；令总电负荷预测偏差总热负荷预测偏差参数ΓQ∈[0,UQ]，ΓH∈[0,UH]表示弱鲁棒优化的保守性水平，通过改变ΓQ和ΓH的大小限制调度周期负荷的总偏差量；利用弱鲁棒控制因子能够很好地协调鲁棒性与最优性。6.根据权利要求1所述的一种基于改进弱鲁棒优化的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，所述激励型综合需求响应不确定集为：考虑到用户行为和响应意愿的不确定性，其在运行过程中的实际负荷削减量将呈现出一定的不确定性；在弱鲁棒优化方法用区间数来描述其不确定集，即有：式中，为用户在t时段参与激励型综合需求响应的实际电负荷削减量和热负荷削减量；为t时段两类综合需求响应实际削减量与计划量偏差的上限值；Γla,q表示电负荷激励型弱鲁棒因子，Γla,h表示热负荷激励型弱鲁棒因子，Γla,q∈[-1,1]，Γla,h∈[-1,1]。7.根据权利要求1所述的一种基于改进弱鲁棒优化的电热综合能源系统调度方法，其特征在于，所述电热综合能源低碳调度模型为：(1)目标函数1)综合运行成本考虑风电出力和综合需求响应不确定性给调度成本带来的影响，在电热综合能源调度模型中，经济运行成本包括两部分：期望成本和偏差成本；其中，期望成本主要包括常规机组运行成本、热电联产机组成本、抽水蓄能成本和蓄热式电锅炉的用电成本，不含不确定参数；在偏差成本中，主要计及了由风电出力不确定带来的弃风成本、价格型综合需求响应成本、激励型综合需求响应负荷削减量预测误差造成的偏差成本；电热综合能源系统的运行成本F1可以表示为：minF1＝min(FE+βFD)FE＝FG+FCHP+FPS+FEBFD＝FW+FP+FDR式中，FE表示期望成本，FD表示偏差成本，β为风险系数，反应了决策者对风险的重视程度，FG为常规火电机组的成本，单位：$；FCHP为热电联产机组的成本，单位：$；FPS为抽水蓄能设备的成本，单位：$；FEB为蓄热式电锅炉成本，单位：$；FW为弃风成本，单位：$；FP为价格型综合需求响应成本，单位：$；FDR为激励型综合需求响应负荷削减量预测误差带来的偏差成本，单位：$；a.常规火电机组成本式中，NG表示常规机组投运数量；表示单位出力成本单位：$/KW·h；表示常规机组i在t时段的有功出力；b.热电联产机组成本式中，NCHP表示热电联产机组的投运数量；表示单位出力成本单位：$/KW·h；表示热电联产机组j在t时段的有功出力；c.抽水蓄能成本式中，NPS表示抽水蓄能机组总数；抽蓄的发电成本考虑的是抽蓄的启动成本，和分别表示抽蓄机组k在t时段的发电状态启动成本和抽水状态启动成本，单位:$；d.蓄热式电锅炉成本式中，NEB表示蓄热式电锅炉总数；Ca为上网电价，单位：$/MWh；Cz为折扣电价，单位：$/MWh；为t时段蓄热式电锅炉用电量，单位：KW·h；蓄热式电锅炉用电功率包括供暖时段的用电功率以及蓄热时段的用电功率单位：KW·h；其中供暖时段的用电量可以表示为:式中，W和Th分别为系统规定的采热指标和蓄热式电锅炉的供暖时间，单位：h；η1和η2分别为蓄热式电锅炉的产热效率和整个供热系统的损耗；蓄热式电锅炉供暖时段的用电功率可以表示为：当蓄热式电锅炉在负荷低谷时段Ts蓄热时，用电功率可以表示为：蓄热式电锅炉用电功率Pmt可以表示为：e.弃风成本式中，λL为风电偏差成本系数；f.价格型综合需求响应成本式中：a1、b1为电需求与价格的线性函数系数；a2、b2为电需求与价格的线性函数系数；ΔLt表示价格型综合需求响应引入后电负荷实际变化量；ΔHt价格型综合需求响应引入后热负荷实际变化量g.激励型综合需求响应削减量偏差成本根据负荷实际削减量与计划量的偏差，本文定义了激励型综合需求响应削减量偏差成本：式中，FDR,Q、FDR,H分别表示用户在t时段参与激励型综合需求响应电负荷带来的电负荷削减量偏差成本和热负荷削减量偏差成本，λla,q、λla,h为相应的惩罚价格；2)碳排放交易收益最大模型需求侧备用提供负荷削减和发电出力服务，实际上是出让电能消费权和碳排放权的过程；如果家庭...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓辉，赵晓晓，钟嘉庆，李阳，刘小琰，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13
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