【技术实现步骤摘要】
一种基于双层优化的区域综合能源系统规划优化方法
本专利技术涉及能源综合利用
，具体涉及一种基于双层优化的区域综合能源系统规划优化方法。
技术介绍
随着智能配电和能源互联网技术的发展，涉及多能源需求互补特性的多方互动已成为解决能源系统效率低、电力短缺问题的有效途径。区域综合能源系统(RIES)是一种新的能源供应方式，它利用先进的能源转换和输送技术，将太阳能、风能、地热能、天然气(NG)、生物质等资源转化为消费者所需的冷、热、电等能源，从而提高人们对能源的综合利用率以及能源供应系统的灵活性、安全性、经济性和自愈能力。规划设计是综合能源系统的核心技术体系之一，直接关系到系统的经济性、环保性和可靠性。在规划设计过程中，需要考虑可再生能源系统间歇、灵活、多变的组合方案和不同的系统运行控制策略，传统的确定性优化方法已不再适用于系统的容量规划。合理的RIES容量规划可以延缓传统能源供应系统的建设，提高系统能源供应的可靠性，满足用户对能源质量的要求和政府对环境保护的要求。然而，现有的系统容量规划研究还不是很深入，主要针对微电网和分布式供电容量规划的最低经济成本，缺乏对规划合...
【技术保护点】
1.一种基于双层优化的区域综合能源系统规划优化方法，其特征在于：包括如下步骤：包括如下步骤：S1、以能量平衡和能量网络传输功率的上下限为约束，以最低的经济和环境成本为目标函数，采用多目标遗传算法NSGA‑II获得Pareto最优解集，选择多组最优解对应的容量作为区域综合能源系统的容量优化解决方案，对区域综合能源系统进行容量优化，找出区域综合能源系统的多组容量优化配置方案；S2、以功率平衡和储能功率的上下限为容量规划约束条件，以最低的运行成本为目标函数，对步骤S1中规划出的多组容量优化配置方案进行优化运行，得到区域综合能源系统的多组运行输出结果，然后利用混合整数线性规划MIL...
【技术特征摘要】
1.一种基于双层优化的区域综合能源系统规划优化方法，其特征在于：包括如下步骤：包括如下步骤：S1、以能量平衡和能量网络传输功率的上下限为约束，以最低的经济和环境成本为目标函数，采用多目标遗传算法NSGA-II获得Pareto最优解集，选择多组最优解对应的容量作为区域综合能源系统的容量优化解决方案，对区域综合能源系统进行容量优化，找出区域综合能源系统的多组容量优化配置方案；S2、以功率平衡和储能功率的上下限为容量规划约束条件，以最低的运行成本为目标函数，对步骤S1中规划出的多组容量优化配置方案进行优化运行，得到区域综合能源系统的多组运行输出结果，然后利用混合整数线性规划MILP求解系统的优化运行问题；S3、进行容量选择，将步骤S2中多组运行输出结果与负荷需求进行比较，得出各组规划方案的负荷供给可靠性，即在能源供给效率上，使区域综合能源系统的能源供给与负荷需求的匹配程度；S4、将得到的可靠性反馈到步骤S1的容量优化规划中，对区域综合能源系统的容量优化进行重新选择和优化，重复步骤S1-S3，最后选择供电可靠性最强的容量规划方案。2.如权利要求1所述区域综合能源系统规划优化方法，其特征在于：在步骤S1中，容量优化规划模型分为经济模型和考虑阶梯环境交易的环境模型两部分；S11、经济模型在区域综合能源系统中，经济成本主要包括年度能源成本和年设备投资成本，即Ceco＝Cen+CI(1)每年的能源成本主要包括电力成本，热成本，天然气成本；考虑到RIES中的运行成本，设备输入，系统维护和供电单元的实际损耗，引入可微分的二次函数来表征系统中每个发电机组的电力成本和输出功率之间的关系；在计算热成本和天然气成本时，成本通常通过将每个电力乘以其电力成本来表示；设备投资的年度成本是在考虑投资时间价值的基础上，平均每年年初购买设备的总投资，并获得年度设备投资；式中，Ceco是系统的经济成本；Cen是年度能源成本；CI是设备投资的年度成本；ΩG是发电机组的集合；ΩT是热源的集合；ΩNG是NG源i的集合；αGi,βGi,γGi是发电机i的成本因素；ηGi是发电机i的利用效率；ζTi是热源i的成本因素；ξNGi是NG源i的成本因素；PGi是发电机i的年输出功率，kW；PTi是热源i的年输出功率，kW；PNGi是NG源i的年输出功率，kW；Ω*是所有设备的集合；CRFn是资本回收系数；r是资本的年利率；n是设备的技术寿命；S12、考虑阶梯式环境交易的环境模型阶梯式环境交易是指当污染物排放总量不超过污染物排放量的最大值时，环境成本等于每个排放源的各个污染物排放量乘以其环境价格，当污染物排放总量超过时，环境成本还包括超过部分的阶梯环境交易成本；式中：Cev为环境成本；Pk(t)为排放源k当时的功率，kw；为单位发电量排放源k的污染物j的排放量，kg/kWh；θj为污染物j单价，元/kg；δj和λj为污染物j阶梯环境交易价格，元/kg。3.如权利要求2所述区域综合能源系统规划优化方法，其特征在于：在步骤S1中，所述能量平衡约束和能源网络传输功率约束分别为；S13、能量平衡约束，包括电力平衡、热功率平衡约束和天然气供应约束；S131、电力平衡电力平衡是指系统的电力供应始终满足用电需求；系统内的电力平衡约束如下：式中，Ploss(t)为功率损耗，kw；PE-load(t)为负荷电功率，kw；PEES,C(t)和PEES,D(t)为电储能EES的充放电功率，kw；PDG-i(t)为DG-i的输出功率，kw；Pcchp-E(t)为冷热电三联供CCHP的输出电功率，kw；PE-gird(t)为系统与电网之间的交换功率，kw；S132、热功率平衡热平衡主要是系统自身产生的热量可以满足自身的需要，如果不满足，系统需要从热网中购买一定量的热量；PT-load(t)+PTES,C(t)＝PTES,D(t)+PH-grid(t)+Pcchp-T(t)+PGB(t)(7)式中，PT-load(t)为热负荷功率，kw；Pcchp-T(t)为CCHP的热输出功率，kw；PGB(t)为燃气锅炉的输出功率，kw；PTES,C(t)和PTES,D(t)为热储能TES的充放电功率，kw；PH-grid(t)为系统从热网购买的热功率，kw；S133、天然气供应约束天然气供应约束主要是指保证购买和储存的天然气能够满足燃气轮机，燃气锅炉和居民用户的天然气需求；式中，PG-grid(t)是系统从燃气管网购买的NG功率，kW；PE-G(t)是储气系统的功率，kW；PG-eles(t)是居民用户的NG负荷功率，kW；ηcchp是CCHP系统中NG的利用效率，％；ηGB是GB系统中NG的利用效率，％；S14、能源网络传输功率约束在RIES中，考虑到输电管道的安全性和系统成本的经济性，系统与外部网络之间的交换功率必须控制在一定范围内；式中，和是系统可以从电网购买的电功率上限和下限，kW；和是系统可以从热网购买的热功率的上限和下限，kW；和是该系统可以从外部燃气市场购买的气功率的上限和下限，kW。4.如权利要求3所述区域综合...
【专利技术属性】
技术研发人员：王永利，王玉东，齐成元，张圆圆，李芳，曾鸣，张福伟，祝金荣，郭红珍，韩金山，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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