一种多能互补园区响应电力系统削峰需求的计算方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多能互补园区响应电力系统削峰需求的计算方法，属于综合能源系统的运行控制技术领域。本发明专利技术方法计算出多能互补园区可响应的不同削峰需求比例下，联络线功率计划曲线、多能互补园区内部的能源设备运行计划和最小调节成本。通过合理安排热电联产机组、燃气锅炉、吸收式制冷机、电热锅炉和电制冷机能源设备的出力，以及合理控制蓄电池的充/放电时间和充/放电功率，可以改变多能互补园区联络线功率,从而将多能互补园区作为灵活性资源，响应电力系统的削峰需求。

A calculation method of multi energy complementary Park responding to peak shaving demand of power system

【技术实现步骤摘要】
一种多能互补园区响应电力系统削峰需求的计算方法
本专利技术涉及一种多能互补园区响应电力系统削峰需求的计算方法，属于综合能源系统的运行控制

技术介绍
随着社会经济的不断发展和人民生活水平的提高，电负荷逐年上升，与此同时电力峰谷差也日益增大。以往的电力系统中，电力设备以满足最大电负荷为目标进行配置，此种方案导致电力设备在电力低谷阶段运行效率较低，造成资源的浪费。此外，日益增大的电力峰谷差也使得电力系统安全、稳定运行面临严峻挑战。如何有效发掘能源系统中的灵活性资源来实现电力削峰是亟待研究的技术问题。多能互补园区内的能源需求类型包括电力、供热和供冷。园区可利用冷热电三联供机组(CCHP)、光伏、储能、直燃机、燃气锅炉、电锅炉、电制冷机组等设备满足园区全部的供冷、供热需求和部分电力需求，并通过联络线与电力系统交换电力。冷热电三联供机组(CCHP)、电锅炉、电制冷机组等设备是能量耦合设备，通过合理安排这些能量耦合设备的出力，可以改变园区联络线功率。此外，通过控制蓄电池的充/放电时间和充/放电功率，也可以改变联络线功率。由此说明，多能互补园区可以作为灵活性资源响应电力系统的削峰需求，通过合理利用多能互补园区能源设备降低电力系统调峰成本。例如专利申请号为201910359105.9、专利技术名称为“一种基于电网调峰需求的多能互补园区需求响应方法”的中国专利申请，提出了园区内分布式电源系统、可中断负荷等设备响应电网削峰需求的方法。但该方法未考虑多能互补园区中多种能量转换设备的调节能力，例如热电联产机组和电锅炉等，且该方法按照优先级调控园区内设备，并未考虑成本最优及各种耦合约束，且没有计算调节成本，因此该方法不能保证多能互补园区对电网削峰需求的最佳响应。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种多能互补园区响应电力系统削峰需求的计算方法，旨在解决已有技术中存在的问题，计算出多能互补园区可响应的不同削峰需求比例下，联络线功率计划曲线、多能互补园区内部的能源设备运行计划和最小调节成本。通过合理安排热电联产机组、燃气锅炉、吸收式制冷机、电热锅炉和电制冷机能源设备的出力，以及合理控制蓄电池的充/放电时间和充/放电功率，可以改变多能互补园区联络线功率,从而将多能互补园区作为灵活性资源，响应电力系统的削峰需求。本专利技术提出的多能互补园区响应电力系统削峰需求的计算方法，包括以下步骤：(1)设定多能互补园区中的能源设备包含发电机、热电联产机组、燃气锅炉、吸收式制冷机组、电锅炉、电制冷机和蓄电池，该多能互补园区与电力系统通过联络线相连，建立一个第一优化模型，第一优化模型用于计算多能互补园区向电力系统上报的联络线功率基线，作为电力系统日前调度的功率基线，第一优化模型以不加调控时多能互补园区自身总运行成本c0最小为目标，第一优化模型的目标函数为使c0为最小：其中，x为该第一优化模型中所有待求解变量构成的列向量，即：其中，为第iG台发电机在调度时刻t发出的有功功率；和分别为第iCHP台热电联产机组在调度时刻t的有功功率和供热功率；为第iGB台燃气锅炉在调度时刻t的供热功率；为第iAC台吸收式制冷机组在调度时刻t的供冷功率；和分别为第iEB台电锅炉在调度时刻t的耗电功率和供热功率；和分别为第iEC台电制冷机在调度时刻t的耗电功率和供冷功率；和分别为第iES台蓄电池在调度时刻t的充电功率和放电功率；为第iES台蓄电池在调度时刻t的充电状态的0-1变量，代表蓄电池在调度时刻t处在充电状态，代表蓄电池在调度时刻t未处在充电状态；为描述第iES台蓄电池在调度时刻t的放电状态的0-1变量，代表蓄电池在调度时刻t处在放电状态，代表蓄电池在调度时刻t未处在放电状态；为第iES台蓄电池在调度时刻t的充电转换状态的0-1变量，即代表蓄电池在调度时刻t-1未在充电、在调度时刻t处在充电状态，代表蓄电池在调度时刻t-1在充电、调度时刻t处在未充电状态；为第iES台蓄电池在调度时刻t的放电转换状态的0-1变量，即代表蓄电池在调度时刻t-1未在放电、调度时刻t处在放电状态，代表蓄电池在调度时刻t-1处在放电、调度时刻t未在放电状态；为调度时刻t的联络线功率，即多能互补园区与电力系统交换的电功率，以电功率流入多能互补园区为正方向；上标T为向量转置；为电力系统所有调度时刻t构成的集合；SG为多能互补园区内所有发电机构成的集合；为第iG台发电机在一个调度时刻发出单位有功功率所需成本，对于分布式光伏发电装置和分布式风电机组该值可取为0；SGB为所有燃气锅炉构成的集合；为第iGB台燃气锅炉在一个调度时刻内维持单位供热功率所需成本；SAC为所有吸收式制冷机构成的集合；为第iAC台吸收式制冷机组在一个调度时刻内维持单位供冷功率所需成本；SCHP为所有热电联产机组构成的集合；为第iCHP台热电联产机组在一个调度时刻内维持单位发电功率所需成本；为第iCHP台热电联产机组在一个调度时刻内维持单位供热功率所需成本；为调度时刻t的联络线电价；ΔT为相邻两个调度时刻的时间间隔；第一优化模型的约束条件包括：(1-1)多能互补园区中发电机的有功功率范围和爬坡约束：其中，和分别为多能互补园区中第iG台发电机的有功功率上限和下限，和为第iG台发电机有功功率的向上爬坡速率最大值和向下爬坡速率最大值；(1-2)多能互补园区中热电联产机组的有功功率范围约束、供热功率范围约束和热电联产机组的有功功率爬坡约束：其中，为与第iCHP台热电联产机组的有功功率和供热功率相关的可行域，和为第iCHP台热电联产机组有功功率的向上爬坡速率最大值和向下爬坡速率最大值，上述参数均由热电联产机组说明书获得；(1-3)多能互补园区中燃气锅炉供热功率范围及爬坡约束：其中，和为第iGB台燃气锅炉的供热功率上限和供热功率下限，和为第iGB台燃气锅炉的供热功率向上爬坡速率最大值和向下爬坡速率最大值，上述参数均由燃气锅炉说明书获得；(1-4)多能互补园区中吸收式制冷机的供冷功率范围及爬坡约束：其中，和为第iAC台吸收式制冷机的供冷功率上限和供冷功率下限，和为第iAC台吸收式制冷机的供冷功率向上爬坡速率最大值和向下爬坡速率最大值，上述参数均由吸收式制冷机说明书获得；(1-5)多能互补园区中电热锅炉的供热功率范围及爬坡约束：其中，和为第iEB台电锅炉的耗电功率上限和下限，为第iEB台电锅炉的供热效率，和为第iEB台电锅炉的耗电功率向上爬坡速率最大值和向下爬坡速率最大值；上述参数均可由电锅炉说明书获得；(1-6)多能互补园区中电制冷机的供冷功率范围及爬坡约束：其中，和为第iEC台电制冷机的耗电功率上限和下限，为第iEC台电制冷机的性能系数，和为第iEC台电制冷机的耗电功率向上爬坡速率最大值和向下爬坡速率最大值；上述参数均可由电制冷机说明书获得；(1-7)多能互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多能互补园区响应电力系统削峰需求的计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：/n(1)设定多能互补园区中的能源设备包含发电机、热电联产机组、燃气锅炉、吸收式制冷机组、电锅炉、电制冷机和蓄电池，该多能互补园区与电力系统通过联络线相连，建立一个第一优化模型，第一优化模型用于计算多能互补园区向电力系统上报的联络线功率基线，作为电力系统日前调度的功率基线，第一优化模型以不加调控时多能互补园区自身总运行成本c

【技术特征摘要】
1.一种多能互补园区响应电力系统削峰需求的计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)设定多能互补园区中的能源设备包含发电机、热电联产机组、燃气锅炉、吸收式制冷机组、电锅炉、电制冷机和蓄电池，该多能互补园区与电力系统通过联络线相连，建立一个第一优化模型，第一优化模型用于计算多能互补园区向电力系统上报的联络线功率基线，作为电力系统日前调度的功率基线，第一优化模型以不加调控时多能互补园区自身总运行成本c0最小为目标，第一优化模型的目标函数为使c0为最小：



其中，x为该第一优化模型中所有待求解变量构成的列向量，即：



其中，为第iG台发电机在调度时刻t发出的有功功率；和分别为第iCHP台热电联产机组在调度时刻t的有功功率和供热功率；为第iGB台燃气锅炉在调度时刻t的供热功率；为第iAC台吸收式制冷机组在调度时刻t的供冷功率；和分别为第iEB台电锅炉在调度时刻t的耗电功率和供热功率；和分别为第iEC台电制冷机在调度时刻t的耗电功率和供冷功率；和分别为第iES台蓄电池在调度时刻t的充电功率和放电功率；为第iES台蓄电池在调度时刻t的充电状态的0-1变量，代表蓄电池在调度时刻t处在充电状态，代表蓄电池在调度时刻t未处在充电状态；为描述第iES台蓄电池在调度时刻t的放电状态的0-1变量，代表蓄电池在调度时刻t处在放电状态，代表蓄电池在调度时刻t未处在放电状态；为第iES台蓄电池在调度时刻t的充电转换状态的0-1变量，即代表蓄电池在调度时刻t-1未在充电、在调度时刻t处在充电状态，代表蓄电池在调度时刻t-1在充电、调度时刻t处在未充电状态；为第iES台蓄电池在调度时刻t的放电转换状态的0-1变量，即代表蓄电池在调度时刻t-1未在放电、调度时刻t处在放电状态，代表蓄电池在调度时刻t-1处在放电、调度时刻t未在放电状态；为调度时刻t的联络线功率，即多能互补园区与电力系统交换的电功率，以电功率流入多能互补园区为正方向；上标T为向量转置；Υ为电力系统所有调度时刻t构成的集合；SG为多能互补园区内所有发电机构成的集合；为第iG台发电机在一个调度时刻发出单位有功功率所需成本，对于分布式光伏发电装置和分布式风电机组该值可取为0；SGB为所有燃气锅炉构成的集合；为第iGB台燃气锅炉在一个调度时刻内维持单位供热功率所需成本；SAC为所有吸收式制冷机构成的集合；为第iAC台吸收式制冷机组在一个调度时刻内维持单位供冷功率所需成本；SCHP为所有热电联产机组构成的集合；为第iCHP台热电联产机组在一个调度时刻内维持单位发电功率所需成本；为第iCHP台热电联产机组在一个调度时刻内维持单位供热功率所需成本；为调度时刻t的联络线电价；ΔT为相邻两个调度时刻的时间间隔；
第一优化模型的约束条件包括：
(1-1)多能互补园区中发电机的有功功率范围和爬坡约束：






其中，和分别为多能互补园区中第iG台发电机的有功功率上限和下限，和为第iG台发电机有功功率的向上爬坡速率最大值和向下爬坡速率最大值；
(1-2)多能互补园区中热电联产机组的有功功率范围约束、供热功率范围约束和热电联产机组的有功功率爬坡约束：






其中，为与第iCHP台热电联产机组的有功功率和供热功率相关的可行域，和为第iCHP台热电联产机组有功功率的向上爬坡速率最大值和向下爬坡速率最大值，上述参数均由热电联产机组说明书获得；
(1-3)多能互补园区中燃气锅炉供热功率范围及爬坡约束：






其中，和为第iGB台燃气锅炉的供热功率上限和供热功率下限，和为第iGB台燃气锅炉的供热功率向上爬坡速率最大值和向下爬坡速率最大值，上述参数均由燃气锅炉说明书获得；
(1-4)多能互补园区中吸收式制冷机的供冷功率范围及爬坡约束：






其中，和为第iAC台吸收式制冷机的供冷功率上限和供冷功率下限，和为第iAC台吸收式制冷机的供冷功率向上爬坡速率最大值和向下爬坡速率最大值，上述参数均由吸收式制冷机说明书获得；
(1-5)多能互补园区中电热锅炉的供热功率范围及爬坡约束：









其中，和为第iEB台电锅炉的耗电功率上限和下限，为第iEB台电锅炉的供热效率，和为第iEB台电锅炉的耗电功率向上爬坡速率最大值和向下爬坡速率最大值；上述参数均可由电锅炉说明书获得；
(1-6)多能互补园区中电制冷机的供冷功率范围及爬坡约束：









其中，和为第iEC...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏斌，吴磊，王彬，郭庆来，潘昭光，赵昊天，段丽娟，田兴涛，霍现旭，
申请(专利权)人：清华大学，国网天津市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11