综合能源系统的分布式优化调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种综合能源系统的分布式优化调度方法及系统，分布式优化调度方法包括：步骤S1：建立典型场景下的综合能源系统的内部运行框架，基于内部运行框架建立区域综合能源系统模型；步骤S2：基于区域综合能源系统模型，建立多区域的综合能源系统的分布式优化调度模型；步骤S3：根据分布式优化调度模型通过目标级联分布式算法对各区域的综合能源系统的设备运行状态和与能量协调中心的能量交互进行优化。

Distributed optimal scheduling method and system of integrated energy system

【技术实现步骤摘要】
综合能源系统的分布式优化调度方法及系统
本专利技术属于综合能源系统领域，特别涉及一种考虑区域热网的多区域综合能源系统的分布式优化调度方法及系统。
技术介绍
能源与环境问题的日益突出促进了人类能源消费方式的变革，如何提高能源利用效率、减少环境污染、实现能源可持续发展是当今共同关注的话题。以冷热电联供为核心单元的综合能源系统将电网电能、天然气能源与分布式能源进行统一调度，在满足多种负荷需求的同时，提高了能源系统的经济效益与环境效益，是未来能源系统发展的重要方向。目前综合能源系统运行通常以单个区域的综合能源系统为研究对象，结合区域负荷特性进行设备选型和能量管理以实现区域最优。但特定区域的负荷特性往往较为单一，在一定程度上制约了综合能源系统的优化结果。通过能量协调中心使多个区域的综合能源系统互联，构成的多区域综合能源系统将各区域电、热负荷进行耦合，充分利用区域间负荷特性的互补性，使多个区域综合能源系统的优化调度成为可能。同时，现有研究往往不考虑区域内热网结构对多区域综合能源系统优化调度的影响，但是基于综合能源系统运行的实际情况，由于热网具有延时特性，即热媒在管道内部流动需要一定的传输时间，对多区域分布式优化调度产生一定影响。为此，考虑区域热网的多区域综合能源系统分布式优化调度既考虑实际网络结构，又有助于提高能源系统效益、实现整体和各区域经济性最优。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种综合能源系统的分布式优化调度方法，其中，包括：步骤S1：建立典型场景下的综合能源系统的内部运行框架，基于所述内部运行框架建立区域综合能源系统模型；步骤S2：基于区域综合能源系统模型，建立多区域的综合能源系统的分布式优化调度模型；步骤S3：根据分布式优化调度模型通过目标级联分布式算法对各区域的综合能源系统的设备运行状态和与能量协调中心的能量交互进行优化；其中，于所述步骤S1中包括：步骤S11：建立典型场景下综合能源系统的内部运行框架；步骤S12：基于所述内部运行框架，对各内部设备进行模型建立，获得所述内部设备的运行模型及运行约束；步骤S13：建立计及管道延时的区域热网模型，从而得到区域热网运行约束，再依据所述内部设备的所述运行约束获得区域综合能源系统模型。上述的分布式优化调度方法，其中，于所述步骤S2中包括：步骤S21：基于运行约束和区域热网运行约束，通过能量协调中心完成对各区域系统的能量输送及协调各区域之间的电热能量交互；步骤S22：以各区域系统内部设备运行状态及各区域与能量协调中心的交互能量为控制变量，以购能费用最低为目标建立所述分布式优化调度模型。上述的分布式优化调度方法，其中，所述分布式优化调度模型包括：能量协调中心模型：其中，F(·)为模型的目标函数，代表整体购能费用，ζi为区域综合能源系统i与能量协调中心的共享变量，h(·)≥0为考虑传输功率上下限的不等式约束，g(·)＝0为考虑能量平衡的等式约束；及区域综合能源系统模型：其中，NIES为区域综合能源系统的数量，hi(·)为考虑设备运行状态及购能上下限的不等式约束，gi(·)为考虑能量平衡的等式约束。上述的分布式优化调度方法，其中，于所述步骤S3中包括：步骤S31：设置初始值；步骤S32：根据各区域综合能源系统优化结果，对上层的能量协调中心模型进行优化求解，将优化结果传递给各下层的区域综合能源系统模型；步骤S33：接收能量协调中心优化结果，对各区域综合能源系统模型进行优化求解，将优化结果传递给能量协调中心模型；步骤S34：判断是否收敛，若满足收敛条件，则结束。上述的分布式优化调度方法，其中，所述内部设备的运行模型包括：燃气轮机模型、燃气锅炉模型、余热锅炉模型、换热装置模型中的至少一者，所述区域热网模型包括热源与热负荷处节点模型、供热管道模型中的至少一者。本专利技术还提供一种综合能源系统的分布式优化调度系统，其中，包括：区域综合能源系统模型构建单元，建立典型场景下的综合能源系统的内部运行框架，基于所述内部运行框架建立区域综合能源系统模型；分布式优化调度模型构建单元，基于区域综合能源系统模型，建立多区域的综合能源系统的分布式优化调度模型；计算单元，根据分布式优化调度模型通过目标级联分布式算法对各区域的综合能源系统的设备运行状态和与能量协调中心的能量交互进行优化；其中，所述区域综合能源系统模型构建单元包括：内部运行框架构建模块，建立典型场景下综合能源系统的内部运行框架；运行模型及运行约束获得模块，基于所述内部运行框架，对各内部设备进行模型建立，获得所述内部设备的运行模型及运行约束；区域综合能源系统模型获得模块，建立计及管道延时的区域热网模型，从而得到区域热网运行约束，再依据所述内部设备的所述运行约束获得区域综合能源系统模型。上述的分布式优化调度系统，其中，所述分布式优化调度模型构建单元基于运行约束和区域热网运行约束，通过能量协调中心完成对各区域系统的能量输送及协调各区域之间的电热能量交互；所述分布式优化调度模型构建单元以各区域系统内部设备运行状态及各区域与能量协调中心的交互能量为控制变量，以购能费用最低为目标建立所述分布式优化调度模型。上述的分布式优化调度系统，其中，所述分布式优化调度模型包括：能量协调中心模型：其中，F(·)为模型的目标函数，代表整体购能费用；ζi为区域综合能源系统i与能量协调中心的共享变量；h(·)≥0为考虑传输功率上下限的不等式约束；g(·)＝0为考虑能量平衡的等式约束；及区域综合能源系统模型：其中，NIES为区域综合能源系统的数量；hi(·)为考虑设备运行状态及购能上下限的不等式约束；gi(·)为考虑能量平衡的等式约束。上述的分布式优化调度系统，其中，所述计算单元中包括：初始值设置模块，设置初始值；第一计算模块，根据各区域综合能源系统优化结果，对上层的能量协调中心模型进行优化求解，将优化结果传递给各下层的区域综合能源系统模型；第二计算模块，接收能量协调中心优化结果，对各区域综合能源系统模型进行优化求解，将优化结果传递给能量协调中心模型；判断模块，判断是否收敛，若满足收敛条件，则结束。上述的分布式优化调度系统，其中，所述内部设备的运行模型包括：燃气轮机模型、燃气锅炉模型、余热锅炉模型、换热装置模型中的至少一者，所述区域热网模型包括热源与热负荷处节点模型、供热管道模型中的至少一者。本专利技术针对于现有技术其功效在于：优化各区域综合能源系统的设备运行状态和与能量协调中心的能量交互，为综合能源系统运营商的运行策略提供有效的支撑，且有助于提高能量利用效率，提升系统经济运行能力。附图说明图1为本专利技术分布式优化调度方法的流程图；图2为图1中步骤S1的分步骤流程图；图3为图1中步骤S2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合能源系统的分布式优化调度方法，其特征在于，包括：/n步骤S1：建立典型场景下的综合能源系统的内部运行框架，基于所述内部运行框架建立区域综合能源系统模型；/n步骤S2：基于区域综合能源系统模型，建立多区域的综合能源系统的分布式优化调度模型；/n步骤S3：根据分布式优化调度模型通过目标级联分布式算法对各区域的综合能源系统的设备运行状态和与能量协调中心的能量交互进行优化；/n其中，于所述步骤S1中包括：/n步骤S11：建立典型场景下综合能源系统的内部运行框架；/n步骤S12：基于所述内部运行框架，对各内部设备进行模型建立，获得所述内部设备的运行模型及运行约束；/n步骤S13：建立计及管道延时的区域热网模型，从而得到区域热网运行约束，再依据所述内部设备的所述运行约束获得区域综合能源系统模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统的分布式优化调度方法，其特征在于，包括：
步骤S1：建立典型场景下的综合能源系统的内部运行框架，基于所述内部运行框架建立区域综合能源系统模型；
步骤S2：基于区域综合能源系统模型，建立多区域的综合能源系统的分布式优化调度模型；
步骤S3：根据分布式优化调度模型通过目标级联分布式算法对各区域的综合能源系统的设备运行状态和与能量协调中心的能量交互进行优化；
其中，于所述步骤S1中包括：
步骤S11：建立典型场景下综合能源系统的内部运行框架；
步骤S12：基于所述内部运行框架，对各内部设备进行模型建立，获得所述内部设备的运行模型及运行约束；
步骤S13：建立计及管道延时的区域热网模型，从而得到区域热网运行约束，再依据所述内部设备的所述运行约束获得区域综合能源系统模型。


2.如权利要求1所述的分布式优化调度方法，其特征在于，于所述步骤S2中包括：
步骤S21：基于运行约束和区域热网运行约束，通过能量协调中心完成对各区域系统的能量输送及协调各区域之间的电热能量交互；
步骤S22：以各区域系统内部设备运行状态及各区域与能量协调中心的交互能量为控制变量，以购能费用最低为目标建立所述分布式优化调度模型。


3.如权利要求2所述的分布式优化调度方法，其特征在于，所述分布式优化调度模型包括：
能量协调中心模型：



其中，F(·)为模型的目标函数，代表整体购能费用，ζi为区域综合能源系统i与能量协调中心的共享变量，h(·)≥0为考虑传输功率上下限的不等式约束，g(·)＝0为考虑能量平衡的等式约束；及
区域综合能源系统模型：



其中，NIES为区域综合能源系统的数量，hi(·)为考虑设备运行状态及购能上下限的不等式约束，gi(·)为考虑能量平衡的等式约束。


4.如权利要求3所述的分布式优化调度方法，其特征在于，于所述步骤S3中包括：
步骤S31：设置初始值；
步骤S32：根据各区域综合能源系统优化结果，对上层的能量协调中心模型进行优化求解，将优化结果传递给各下层的区域综合能源系统模型；
步骤S33：接收能量协调中心优化结果，对各区域综合能源系统模型进行优化求解，将优化结果传递给能量协调中心模型；
步骤S34：判断是否收敛，若满足收敛条件，则结束。


5.如权利要求1所述的分布式优化调度方法，其特征在于，所述内部设备的运行模型包括：燃气轮机模型、燃气锅炉模型、余热锅炉模型、换热装置模型中的至少一者，所述区域热网模型包括热源与热负荷处节点模型、供热管道模型中的至少一者。


6.一种综合能源系统的分布式优化调度系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭霞，王正，王尧，王鹏，李佳，刘文霞，李守强，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司经济技术研究院，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：山西;14