一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法及系统，涉及热电联产经济调度领域，包括建立热网互联系统供热数学模型；以分段电价和风变指导电价为约束条件，采用日前日内两阶段调度方式，建立分段电价需求响应成本模型和风变指导电价需求响应成本模型；根据上述模型，建立考虑需求响应及热网互联的优化模型；采用动态惯性权重改进粒子群算法，求解考虑需求响应及热网互联的优化模型，确定优化运行结果。采用本发明专利技术可提高多区域热电综合能源系统经济性和风能消纳水平。

A two-stage scheduling method and system for integrated energy system considering demand response

【技术实现步骤摘要】
一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法及系统
本专利技术涉及热电联产经济调度领域，特别是涉及一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法及系统。
技术介绍
20世纪人类文明的高速发展很大程度上以石油，煤炭和天然气为主，化石能源对人类的发展起到了至关重要的作用。但近年来，支撑人类文明高速发展的化石能源出现了前所未有的危机，除其储藏量不断减少外，更严重的是其使用后产生的污染物严重破坏了地球生态环境，要实现可持续发展，解决能源持续供应和环境问题，就需要大力开发清洁能源。因此，风能，太阳能等可再生能源因其低碳环保，可再生的优点受到世界各国的广泛研究和使用。在大电网的供电背景下，可再生能源发电以风电上网的形式为主，在地理资源上，我国风力资源丰富。但是，风电装机容量较大的地区也正是含有较高比例热电机组的“三北”地区，由于大部分热电联产机组工作在“以热定电”的运行方式下，导致机组存在热电耦合问题，且传统热电联供系统多采用单区域，单独处理的供热原则，大大降低了源侧机组自身出力的灵活性，又因风电出力的反调峰的特性，即热电联产机组(简称CHP机组)出力高的时段，正是风力过剩的时期，风电上网空间很低，风电利用率不高，弃风现象严重，惩罚费用高。综上几个方面传统含风电的热电联供系统发电经济性(经济性是指工程从规划、勘察、设计、施工到整个产品使用寿命周期内的成本和消耗的费用)欠佳。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法及系统，可提高多区域热电综合能源系统经济性和风能消纳水平。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法，包括：建立热网互联系统供热数学模型；以分段电价和风变指导电价为约束条件，采用日前日内两阶段调度方式，建立分段电价需求响应成本模型和风变指导电价需求响应成本模型；根据所述热网互联系统供热数学模型、所述分段电价需求响应成本模型和所述风变指导电价需求响应成本模型，建立考虑需求响应及热网互联的优化模型；所述优化模型包括日前计划调度模型目标函数、日前计划调度模型目标函数的约束条件、日内计划调度模型目标函数以及日内计划调度模型目标函数的约束条件；采用动态惯性权重改进粒子群算法，求解考虑需求响应及热网互联的优化模型，确定优化运行结果；所述优化运行结果包括热电机组热出力、常规机组电出力和风电上网量。一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度系统，包括：热网互联系统供热数学模型建立模块，用于建立热网互联系统供热数学模型；需求响应成本模型建立模块，用于以分段电价和风变指导电价为约束条件，采用日前日内两阶段调度方式，建立分段电价需求响应成本模型和风变指导电价需求响应成本模型；优化模型模型建立模块，用于根据所述热网互联系统供热数学模型、所述分段电价需求响应成本模型和所述风变指导电价需求响应成本模型，建立考虑需求响应及热网互联的优化模型；所述优化模型包括日前计划调度模型目标函数、日前计划调度模型目标函数的约束条件、日内计划调度模型目标函数以及日内计划调度模型目标函数的约束条件；优化运行结果确定模块，用于采用动态惯性权重改进粒子群算法，求解考虑需求响应及热网互联的优化模型，确定优化运行结果；所述优化运行结果如下包括热电机组热出力、常规机组电出力和风电上网量。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：1、源侧采用热网互联模型，优化了热负荷分配，改变热电机组群出力热电比，相当于解耦“以热定电”的工作模式，提高了整个系统出力灵活性，增加了风电上网空间，促进风电消纳。2、荷侧考虑分段电价和风变指导电价需求响应原理，优化了预测负荷，增加了风电的上网空间，促进风电消纳的同时，提高了系统的经济性。3、将日前日内两阶段的调度方法与分段电价型和风变指导电价型需求响应原理相结合，实现了日前与日内两阶段的协调调度，有效平抑消纳日内风电的波动性，提高系统经济性和稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法的流程图；图2是本专利技术热网互联系统结构图；图3是本专利技术热网互联系统提升机组灵活性原理图；图4是本专利技术日前分段电价需求响应模型示意图；图5是本专利技术采用分时电价优化前后的负荷曲线图；图6是本专利技术日内风变指导电价需求响应模型示意图；图7是本专利技术考虑需求响应的热网互联系统日前经济优化调度流程图；图8是本专利技术考虑需求响应的热网互联系统日内经济优化调度流程图；图9是本专利技术的电、热负荷需求示意图；图10是本专利技术日前日内风电预测曲线图；图11是本专利技术采用风变电价优化前后的负荷曲线图；图12是本专利技术考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度系统的结构图；图13是本专利技术采用日前单阶段与日前日内两阶段调度方法的风电消纳对比曲线。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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术目的在于提供一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法及系统，旨在源侧通过引入热网互联的工作模式，解决多区域热电联供系统采用传统“单区单源”工作模式下因热负荷的上升而导致机组出力灵活性不足的问题；引入日前日内两阶段的调度方法，在日前调度中旨在荷侧引入分段电价需求响应(SPDR)解决用电负荷峰谷差过大、导致风电上网量低、弃风量过大的问题，在日内调度中旨在荷侧引入风变指导电价需求响应(WEPDR)与源侧热网互联模式联合解决平抑消纳大规模风电并网的不确定性问题，以满足电热联合系统调度要求，提高系统运行经济性。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术提供了一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法，首先确定热网互联系统的构成及其应用示例，利用数学方法分析其提高系统灵活性的基本原理，并阐述热网互联系统模型，建立热网互联系统供热数学模型；其次以日前日内两阶段的调度方法为基础引入需求响应模型，阐述分段电价和风变指导电价的基本原理，并利用价格弹性矩阵求解电价示例，构建其响应成本的数学模型；接着分析两阶段的调度方法与考虑需求响应的热网互联系统相结合的基本原理，建立考虑需求响应及热网互联的优化模型，确定日前和日内阶段的调度策略，目标函数和约束条件；最后确定算例以及其必要特征，利用动态惯性权重改进粒子群算法程序对算例进行仿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法，其特征在于，包括：/n建立热网互联系统供热数学模型；/n以分段电价和风变指导电价为约束条件，采用日前日内两阶段调度方式，建立分段电价需求响应成本模型和风变指导电价需求响应成本模型；/n根据所述热网互联系统供热数学模型、所述分段电价需求响应成本模型和所述风变指导电价需求响应成本模型，建立考虑需求响应及热网互联的优化模型；所述优化模型包括日前计划调度模型目标函数、日前计划调度模型目标函数的约束条件、日内计划调度模型目标函数以及日内计划调度模型目标函数的约束条件；/n采用动态惯性权重改进粒子群算法，求解考虑需求响应及热网互联的优化模型，确定优化运行结果；所述优化运行结果包括热电机组热出力、常规机组电出力和风电上网量。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法，其特征在于，包括：
建立热网互联系统供热数学模型；
以分段电价和风变指导电价为约束条件，采用日前日内两阶段调度方式，建立分段电价需求响应成本模型和风变指导电价需求响应成本模型；
根据所述热网互联系统供热数学模型、所述分段电价需求响应成本模型和所述风变指导电价需求响应成本模型，建立考虑需求响应及热网互联的优化模型；所述优化模型包括日前计划调度模型目标函数、日前计划调度模型目标函数的约束条件、日内计划调度模型目标函数以及日内计划调度模型目标函数的约束条件；
采用动态惯性权重改进粒子群算法，求解考虑需求响应及热网互联的优化模型，确定优化运行结果；所述优化运行结果包括热电机组热出力、常规机组电出力和风电上网量。


2.根据权利要求1所述的一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法，其特征在于，所述热网互联系统供热数学模型为



其中，为第t时刻第z供热区域第c热电机组的热力输出功率；HL,z,t为第t时刻第z供热区域的热负荷；m为供热区域总数量；Nc,z为区域z热电机组的个数。


3.根据权利要求1所述的一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法，其特征在于，所述日前调度分段电价需求响应成本模型的成本函数为：



其中，πrq为分段电价指导负荷的调度成本。


4.根据权利要求1所述的一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法，其特征在于，所述日内调度风变指导电价需求响应成本模型的成本函数为



其中，πrn为日内风变指导电价调度负荷成本。


5.根据权利要求1所述的一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法，其特征在于，所述日前计划调度模型目标函数为



其中，T为1个调度周期的总时段数；NG为常规机组数；NC为CHP机组数；Nw为风电场个数；Cg,t和Cc,t分别为常规机组和CHP机组的煤耗成本；cW为弃风单位惩罚费用；为日前弃风量，wi,t为第t时刻第i风电场的实际出力，为第t时刻第i风电场短期预测出力；为日前单位时段SPDR成本，
所述日前计划调度模型目标函数的约束条件包括电力平衡约束条件、热力平衡约束条件、常规机组约束条件、热电联产机组约束条件、网络安全约束条件、风电出力约束条件和负荷响应约束条件。


6.根据权利要求1所述的一种考虑需求响应的综合能源系统两阶段调度方法，其特征在于，所述日内计划调度模型目标函数为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽君，韩旗，李慧翔，王心蕊，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13