一种综合能源调度系统和综合能源调度方法技术方案

本发明专利技术涉及能源系统运行和控制技术领域，公开了一种综合能源调度系统和综合能源调度方法，本发明专利技术建立EH机组内部能效特性与外部能量分配的EH扩展模型和能量连接器动态模型，以经济成本最低、用能效率最高和区域内运行效率最高为目标，多能分流层优化系统和能效优化层系统是一个非线性双层规划(NBLP)问题，确定CHP用气比和热电比，机组优化分配层系统是考虑能源连接器动态过程的多目标优化问题，确定区域内多个能量转换器的功率配比。在区域EH的基础上完成热电解耦，将多节点耦合的复杂优化问题划归为统一解耦优化后再进行规划的问题。优化方案满足了区域ICES的经济和环保要求，实现了电热气网络的优化运行。

A comprehensive energy scheduling system and method

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源调度系统和综合能源调度方法
本专利技术涉及能源系统运行和控制
，尤其涉及一种综合能源调度系统和综合能源调度方法。
技术介绍
能源是现代社会赖以生存和发展的基础，能源互联网作为一种新型能源系统，综合运用了电力电子技术、信息技术和智能管理技术,将大量由分布式能量采集装置,分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来,以实现能量双向流动的能量对等交换与共享。目前，EH的分布式ICES的静态优化没有考虑燃气轮机与热电联产CHP(CombinedHeatandPower)的协同优化，同时缺乏对CHP运行时机组热电比实时调整的考虑。在区域能源系统简化解耦的基础上，EH的输出量一般为CHP、燃气轮机和电网的总有功功率输出。一般的优化方法也通常停留在对基本EH模型的优化上，对于区域内存在多个相同的能源转换单元，即多个相同能量转换器如何分配功率出力的问题没有进行深入考虑。此类场景考虑的需求侧响应也有局限性，常常忽略不同能源间用能替代这类广义的需求侧响应。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种综合能源调度系统和综合能源调度方法，将多节点耦合的复杂优化问题划归为统一解耦优化后再进行规划的问题，满足了区域ICES的经济和环保要求，实现了电热气网络的优化运行。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：一种综合能源调度系统，包括于相互关联的综合能源系统，所述综合能源系统搭载在智能控制平台，智能控制平台与每个所述综合能源系统通信连接；所述相互关联的综合能源系统采用于EH调度ICES运行系统，所述EH调度ICES运行系统在满足用户能源需求的前提下，基于最小化运行成本，建立如下热电解耦矩阵：其中，Le、Lh分别为计及转移负荷的电、热实际负荷量；Pe、Pg、Po分别为区域能源网取用电厂电能、天然气和燃油一次能源的总能量；确定相互关联的至少一个综合能源系统中任意两个综合能源系统之间的能源交换方案。优选地，上述一种综合能源调度系统和综合能源调度方法中，所述综合能源系统包括多能分流层优化系统、能效优化层系统和机组优化分配层系统。优选地，上述一种综合能源调度系统和综合能源调度方法中，所述多能分流层优化系统中，C为综合运行成本；P为污染物排放成本。优选地，上述一种综合能源调度系统和综合能源调度方法中，所述能效优化层系统中F为总的能量输出与能量输入之，决策变量为CHP热电比。优选地，上述一种综合能源调度系统和综合能源调度方法中，所述机组优化分配层系统中，Mk为常数，由管道参数、环境温度和工质决定，sij为该管道流量，正方向为节点i流向节点j；Pi为天然气网节点i的压强，天然气潮流连续性方程为M＝Agf，其中M为各个天然气节点流出流量，Ag为去掉压缩机后的天然气节点支路关联矩阵，f为天然气管道流出流量。优选地，上述一种综合能源调度系统和综合能源调度方法中，所述电解耦矩阵公式中的V为输入CHP的天然气功率，且占总购气功率的比例设置为0≤V≤1。优选地，上述一种综合能源调度系统和综合能源调度方法中，所述机组优化分配层系统采用燃气直驱式压缩机工作在定输出压强的模式。优选地，上述一种综合能源调度系统中，包括以下调度方法步骤；步骤一，多能分流层以ICES综合用能成本最小为计算目标，将下层优化得到的CHP热电比代入优化计算。CHP机组是电热耦合元件，在热电价格不同时，系统综合用能成本对CHP和GB的实时天然气用能比的敏感程度最高，设置CHP和GB的实时天然气用能比为本层优化输出量，并将优化结果作为已知量代入下层优化模型。步骤二，能效优化层在上层优化给出CHP和GB的天然气用能比的基础上，最大化ICES用能效率。变压器、余热收集以及GB的能量转化效率较高(在90％左右)，CHP机组发电能量转化效率较低(在36％左右)，系统用能效率对CHP机组的实时热电比敏感度较高，设定CHP热电比作为本层优化输出量，并将优化结果作为已知量代入上层优化模型。步骤三，机组分配层根据前2层的优化计算结果，建立动态能量连接器模型，以同类机组功率分配为优化量，选取多能网运行评价指标。本专利技术的有益效果是：本专利技术建立EH机组内部能效特性与外部能量分配的EH扩展模型和能量连接器动态模型，以经济成本最低、用能效率最高和区域内运行效率最高为目标，多能分流层优化系统和能效优化层系统是一个非线性双层规划(NBLP)问题，确定CHP用气比和热电比，机组优化分配层系统是考虑能源连接器动态过程的多目标优化问题，确定区域内多个能量转换器的功率配比。在区域EH的基础上完成热电解耦，将多节点耦合的复杂优化问题划归为统一解耦优化后再进行规划的问题。从仿真结果来看，优化方案满足了区域ICES的经济和环保要求，实现了电热气网络的优化运行。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术ICES能量枢纽框架系统图。图2为本专利技术IECS分层优化调度方法。图3为本专利技术热电解耦矩阵公式。图4为本专利技术多能分流层优化目标函数。图5为本专利技术能效优化层目标函数。图6为本专利技术机组优化分配层天然气管道稳态流量公式。图7为本专利技术多模运行区域总用能费用对比图。图8为本专利技术多模运行总用能效率对比图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1～6所示，本实施例为一种综合能源调度系统和综合能源调度方法，包括于相互关联的综合能源系统，综合能源系统搭载在智能控制平台，智能控制平台与每个综合能源系统通信连接；相互关联的综合能源系统采用于EH调度ICES运行系统，EH调度ICES运行系统在满足用户能源需求的前提下，基于最小化运行成本，建立如下热电解耦矩阵：其中，Le、Lh分别为计及转移负荷的电、热实际负荷量；Pe、Pg、Po分别为区域能源网取用电厂电能、天然气和燃油一次能源的总能量；确定相互关联的至少一个综合能源系统中任意两个综合能源系统之间的能源交换方案；由于一般的冷热电三联产系统(CCHP)广泛采用吸收式制冷机，冷负荷可等效为热电负荷的叠加，因此这里仅讨论热电的解耦与优化调度，电解耦矩阵公式中的V为输入CHP的天然气功率，且占总购气功率的比例设置为0≤V≤1，CHP与一般发电机组的区别在于其可以通过余热锅炉收集发电多余热量，从而提高燃料利用率。余热锅炉可按有没有附加补燃设备分为无补燃余热锅炉和带补燃余热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合能源调度系统，包括于相互关联的综合能源系统，所述综合能源系统搭载在智能控制平台，智能控制平台与每个所述综合能源系统通信连接；其特征在于：所述相互关联的综合能源系统采用于EH调度ICES运行系统，所述EH调度ICES运行系统在满足用户能源需求的前提下，基于最小化运行成本，建立如下热电解耦矩阵：其中，Le、Lh分别为计及转移负荷的电、热实际负荷量；Pe、Pg、Po分别为区域能源网取用电厂电能、天然气和燃油一次能源的总能量；确定相互关联的至少一个综合能源系统中任意两个综合能源系统之间的能源交换方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种综合能源调度系统，包括于相互关联的综合能源系统，所述综合能源系统搭载在智能控制平台，智能控制平台与每个所述综合能源系统通信连接；其特征在于：所述相互关联的综合能源系统采用于EH调度ICES运行系统，所述EH调度ICES运行系统在满足用户能源需求的前提下，基于最小化运行成本，建立如下热电解耦矩阵：其中，Le、Lh分别为计及转移负荷的电、热实际负荷量；Pe、Pg、Po分别为区域能源网取用电厂电能、天然气和燃油一次能源的总能量；确定相互关联的至少一个综合能源系统中任意两个综合能源系统之间的能源交换方案。


2.根据权利要求1所述的一种综合能源调度系统，其特征在于：所述综合能源系统包括多能分流层优化系统、能效优化层系统和机组优化分配层系统。


3.根据权利要求2所述的一种综合能源调度系统，其特征在于：所述多能分流层优化系统中，C为综合运行成本；P为污染物排放成本。


4.根据权利要求2所述的一种综合能源调度系统，其特征在于：所述能效优化层系统中F为总的能量输出与能量输入之，决策变量为CHP热电比。


5.根据权利要求2所述的一种综合能源调度系...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭婷婷，万逵芳，宋寅，陈坤洋，邱桂芝，胡冬，贾嘉，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11