考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法技术方案

本发明专利技术提出了一种考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法，其步骤为：首先，将电负荷需求、热负荷需求、电源可用出力和热源可用出力作为EST系统的输入；其次，构建EST系统的运行优化模型，利用经济效益最大化和出力波动最小化优化EST系统的运行优化模型，得到EST系统的经济效益的最优值、出力波动值最优值、经济效益值和出力波动值；最后，对经济效益的最优值、出力波动值最小值、经济效益值和出力波动值进行加权处理，求得EST系统的最优调度结果。本发明专利技术将经济效益作为效益指标和负荷波动率作为风险指标优化EST系统的调度模型，得到EST最优调度结果；本发明专利技术在兼顾经济效益的同时降低了EST系统的运行风险，具有重要的意义。

Scheduling optimization method of electric heating Internet system considering multi energy demand response

【技术实现步骤摘要】
考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法
本专利技术涉及电热互联网
，特别是指一种考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法。
技术介绍
随着能源问题日益突出，以光伏、风电为代表的可再生能源逐渐得到国家及全世界的重视，已成为能源未来发展的重要方向，开发和利用可再生能源有助于调整能源结构、完善电力系统并实现电力经济可持续发展。由于风力发电、光伏发电等分布式电源的局限性，电热互联网系统作为一种有效提高能源利用效率的形式得到迅速发展，然而，电热互联网系统中，CHP(热电联产)机组的电输出功率受其产热量的约束，因此给因能源的消纳带来挑战。对于EST(电热协同调度)来说，WPP(WindPowerPrediction)的发电边际成本几乎为零，具有良好的经济效益和环境效益。故为实现的最优化运行，需要最大化利用WPP发电协同满足电负荷和热负荷。但由于WPP发电出力的随机特性，高比例的风力发电并网会给系统带来较强的冲击，导致系统运行风险也较高。因此，讨论如何均衡WPP带来的效益和风险，确立最优的EST系统运行策略，意义凸显。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术提出了一种虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法，解决了现有技术中能源的消纳、EST系统运行风险大的技术问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法，其步骤如下：S1、将电负荷需求、热负荷需求、电源可用出力和热源可用出力作为EST系统的输入；>S2、构建EST系统的运行优化模型，利用经济效益最大化优化EST系统的运行优化模型，得到EST系统的经济效益的最优值f1max和出力波动值f12；S3、利用出力波动最小化EST系统的运行优化模型，得到EST系统的出力波动值最优值和经济效益值S4、对步骤S2中经济效益的最优值f1max、出力波动值f12和步骤S3中出力波动值最小值经济效益值进行加权处理，求得EST系统的最优调度结果。所述EST系统与外部公共电网相连接，且EST系统包括WPP模块、蓄热式电锅炉模块、燃气轮机发电模块、激励型需求响应模块；所述WPP模块与风能有关，燃气轮机发电模块与天然气有关，激励型需求响应模块分别与热负荷和电负荷有关；所述热负荷包括分散式热负荷和集中式热负荷，分散式热负荷与激励型需求响应模块有关，集中式热负荷与价格需求响应模型有关。所述电源可用出力包括WPP出力、IBDR出力和CGT出力；所述CGT出力取决于天然气消耗量；所述IBDR出力取决于负荷响应能力；所述WPP出力取决于自然来风情况，WPP出力和风速之间的关系为：其中，gR为WPP出力的额定功率，vin为WPP出力的切入风速，vR为WPP出力的额定风速，vout为WPP出力的切出风速，vt为WPP出力在时刻t的实时风速，为WPP出力在时刻t的可用出力，t＝1,2,…,T，T为总时刻。所述热源可用出力包括电锅炉出力和蓄热槽出力；所述电锅炉出力为：其中，表示电锅炉在时刻t用于转换热能所消耗的电量，表示电锅炉在时刻t的供热出力，表示电锅炉在时刻t的电热转换效率；所述蓄热槽出力为：其中，为蓄热槽在时刻t的储热能力，表示蓄热槽的蓄热损失率，表示蓄热槽在时刻t的供热用电量，表示蓄热槽在时刻t的放热功率，表示吸热效率，表示放热效率。所述经济效益包括WPP运营收益、CGT运营收益、IBDR运营收益和可再生能源运营收益，经济效益最大化目标函数为：其中，f1为经济效益目标函数，πWPP,t为WPP运营收益，πRE,t为RE运营收益，πCGT,t为CGT运营收益，πIB,t为IBDR运营收益。所述CGT运营收益为：其中，ρCGT,t为CGT出力的上网价格，gCGT,t为CGT出力的上网电量，为CGT出力燃料成本，为CGT出力的启停成本；所述IBDR运营收益为：其中，为供能价格，i＝1,2,…,I为供应商，j＝1,2,…,J为机组数量；所述RE运营收益为：其中，为时刻t的供热价格，为时刻t的供电价格，QRE,t为蓄热式电锅炉在时刻t的供热出力，gRE,t为蓄热式电锅炉在时刻t消耗的电量。所述出力波动最小化目标函数为：式中：f2为EST系统的负荷波动值，Gt为EST系统在整个调度周期内负荷波动的平均值，为REB提供的净蓄热功率。所述经济效益最大化目标函数和出力波动最小化目标函数的约束条件包括能量平衡约束、IBDR运营约束、蓄热式电锅炉运营约束和系统备用约束。所述能量平衡约束为：其中，为WPP出力的厂用电率，为CGT出力的厂用电率，gUEG,t为EST系统向电动汽车群购买的电量，Lt为终端用户电负荷需求，为终端用户的分散式热负荷需求，ΔLPB,t为PBDR产生的负荷波动量，ηde为电热转换效率，uL,t为电负荷的PBDR状态变量，PBDR为激励性需求响应；所述蓄热式电锅炉运营约束包括电锅炉运营约束、蓄热槽运营约束和能源平衡约束，具体约束公式为：其中，为RE在时刻t的最大出力，为蓄热槽在调度周期开始的蓄热量，为蓄热槽在调度周期结束的蓄热量，为蓄热槽在时刻t的最小蓄热能力，为蓄热槽在时刻t的最大蓄热能力，QHS,nom为换热装置的额定蓄热能力；所述IBDR运营约束为：式中：表示第i个供应商在能源市场和备用市场中最小负荷削减量，表示第i个供应商在能源市场和备用市场中最大负荷削减量，表示第i个供应商在第步骤j时刻t提供的负荷削减量，表示第i个供应商在第步骤j时刻t实际提供的负荷削减量，ΔLi,t表示第i个供应商在时刻t累计提供的负荷削减量，ΔLIB,t表示IBDR时刻t出力；且IBDR时刻t出力ΔLIB,t满足的约束条件为：其中，为IBDR在时刻t参与能源市场的发电出力，为IBDR在时刻t参与上备用市场的出力，为IBDR在时刻t参与下备用市场的出力，为IBDR在时刻t的最大出力，为IBDR在时刻t的最小出力；所述系统备用约束：其中，为MES在时刻t的最大出力，为MES在时刻t的最小出力，r1为电力负荷上旋转备用系数，r2为WPP的上旋转备用系数，r3为WPP的下旋转备用系数。所述EST系统的运行优化模型为：其中，α1为经济效益最大化的权重系数，α2为出力波动最小化目标函数的权重系数，且α1+α2＝1。本技术方案能产生的有益效果：本专利技术将经济效益作为效益指标和负荷波动率作为风险指标优化EST系统的调度模型，并对经济效益最优值和负荷波动最优值进行加权处理，得到EST系统最优调度结果；本专利技术在兼顾经济效益的同时降低了EST系统的运行风险，具有重要的意义。...

【技术保护点】
1.一种考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法，其特征在于，其步骤如下：/nS1、将电负荷需求、热负荷需求、电源可用出力和热源可用出力作为EST系统的输入；/nS2、构建EST系统的运行优化模型，利用经济效益最大化优化EST系统的运行优化模型，得到EST系统的经济效益的最优值f

【技术特征摘要】
1.一种考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法，其特征在于，其步骤如下：
S1、将电负荷需求、热负荷需求、电源可用出力和热源可用出力作为EST系统的输入；
S2、构建EST系统的运行优化模型，利用经济效益最大化优化EST系统的运行优化模型，得到EST系统的经济效益的最优值f1max和出力波动值f12；
S3、利用出力波动最小化EST系统的运行优化模型，得到EST系统的出力波动值最优值和经济效益值
S4、对步骤S2中经济效益的最优值f1max、出力波动值f12和步骤S3中出力波动值最小值经济效益值进行加权处理，求得EST系统的最优调度结果。


2.根据权利要求1所述的考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法，其特征在于，所述EST系统与外部公共电网相连接，且EST系统包括WPP模块、蓄热式电锅炉模块、燃气轮机发电模块、激励型需求响应模块；
所述WPP模块与风能有关，燃气轮机发电模块与天然气有关，激励型需求响应模块分别与热负荷和电负荷有关；
所述热负荷包括分散式热负荷和集中式热负荷，分散式热负荷与激励型需求响应模块有关，集中式热负荷与价格需求响应模型有关。


3.根据权利要求1所述的考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法，其特征在于，所述电源可用出力包括WPP出力、IBDR出力和CGT出力；所述CGT出力取决于天然气消耗量；所述IBDR出力取决于负荷响应能力；所述WPP出力取决于自然来风情况，WPP出力和风速之间的关系为：



其中，gR为WPP出力的额定功率，vin为WPP出力的切入风速，vR为WPP出力的额定风速，vout为WPP出力的切出风速，vt为WPP出力在时刻t的实时风速，为WPP出力在时刻t的可用出力，t＝1,2,…,T，T为总时刻。


4.根据权利要求1所述的考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法，其特征在于，所述热源可用出力包括电锅炉出力和蓄热槽出力；所述电锅炉出力为：



其中，表示电锅炉在时刻t用于转换热能所消耗的电量，表示电锅炉在时刻t的供热出力，表示电锅炉在时刻t的电热转换效率；
所述蓄热槽出力为：



其中，为蓄热槽在时刻t的储热能力，表示蓄热槽的蓄热损失率，表示蓄热槽在时刻t的供热用电量，表示蓄热槽在时刻t的放热功率，表示吸热效率，表示放热效率。


5.根据权利要求1所述的考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法，其特征在于，所述经济效益包括WPP运营收益、CGT运营收益、IBDR运营收益和可再生能源运营收益，经济效益最大化目标函数为：



其中，f1为经济效益目标函数，πWPP,t为WPP运营收益，πRE,t为RE运营收益，πCGT,t为CGT运营收益，πIB,t为IBDR运营收益。


6.根据权利要求5所述的考虑多能需求响应的电热互联网系统调度优化方法，其特征在于，所述CGT运营收益为：



其中，ρCGT,t为CGT出力的上网价格，gCGT,t为CGT出力的上网电量，为CGT出力燃料成本，为CGT出力的启停成本；
所述IBDR运营收益为：



其中，为供能价格，i＝1,2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，许长清，李锰，田春筝，李秋燕，谭忠富，鞠立伟，郑永乐，于昊正，李慧璇，王利利，林宏宇，焦扬，孙义豪，丁岩，马杰，李科，全少理，郭新志，罗潘，韩道强，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网河南省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11