一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法和系统，获取终端IES和区域IES的运行结构并获取各终端IES当期的数据信息；对CCHP系统运行方式进行分类，建立终端IES最大冗余供能能力模型、预期净成本模型和约束条件；确定各设备单元对应的经济运行方式、最大冗余供能能力和终端IES的购电量售电量信息；控制各供能设备的实际出力；建立区域IES运营结算方案，形成各终端IES的实际净成本。本发明专利技术一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法及系统构建了基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行框架，实现了终端IES在不改变传统电力网络架构的前提下向区域IES过渡。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法及系统
本专利技术涉及电力工程技术，具体涉及一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法及系统。
技术介绍
综合能源系统(IntegratedEnergySystem，简称IES)指在规划、建设和运行的过程中，利用先进的大数据信息通讯技术和综合能源管理模式应用于多元能源的生产、传输、转换和存储等各个环节，最后由综合能源调度运营中心协同管理，协调运行，实现多能流安全、经济、灵活地服务于用户，进而形成能源产供销一体化系统。广义的IES一般指的是全域IES，目前较为认可的发展IES的基本路径是从终端IES入手，逐步到区域、全域推进；区域IES特指在一定区域内，以配电系统为核心，由区域调度运营中心对该区域的所有终端IES进行统一调度，协调运行。IES作为一种系统化、集成化和精细化的能源产供销体系，其规模化发展对于推动能源革命，构建现代能源体系具有重要意义。目前，在对区域IES的建设、运营方面，现有技术存在下述不足：1.在物理技术层面上，尚不完善的能源传输网络使得实现终端IES向区域IES过渡面临着巨大挑战，鲜有运用适合的理论依托已建成的终端IES通过不改变传统电力网络架构的方式构建区域IES的运行框架；对各终端IES内的供能设备的多种可能运行状态尚未充分考虑。2.在市场运营层面上，仅单纯考虑整个区域IES运行成本，未涉及到区域内各个终端IES交易以及区域IES适时与大电网交易的运营成本和收益问题，尚缺乏合理的区域运营结算方案核算各终端IES的收支费用。3.仅单独考虑区域IES内部所有设备的集中运行优化或区域IES的整体效益，然而区域IES的市场运营层面需要物理技术层面为其奠定了技术基础，在区域IES的物理技术层面和市场运营层面的通盘考虑方面还存在技术空白。整体而言，目前对区域IES的研究和应用还处于起步和探索阶段，如何依托已建成的终端IES，从物理技术层面和市场运营层面对区域IES进行综合研究成为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有的区域IES无法从物理技术层面和市场运营层面进行技术分析，目的在于提供一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法及系统，解决上述问题。本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法，包括以下步骤：S1：对基于VPP的终端IES和区域IES进行分析获取终端IES和区域IES的运行结构；所述终端IES运行结构的运行中枢在于VPP数据控制中心；所述区域IES运行结构的运行中枢在于区域调度运营中心；根据所述终端IES和区域IES的运行结构获取区域IES下各终端IES当期的数据信息；所述数据信息包括所有设备单元的状态参数、电热冷负荷需求及购售电价信息；S2：对终端IES中的CCHP系统的物理模型和供能特性进行分析，并对CCHP系统运行方式进行分类；建立终端IES最大冗余供能能力模型，并获取各终端IES在满足自身负荷条件下的剩余供能水平；建立以净成本最小化为目标的终端IES的预期净成本模型，并结合终端IES的CCHP系统的运行方式建立对应的约束条件；S3：结合终端IES当期的数据信息、最大冗余供能能力模型和预期净成本模型，确定出该终端IES在满足最小预期净成本条件下各设备单元对应的经济运行方式、最大冗余供能能力和终端IES的购电量售电量信息；S4：所述VPP数据控制中心结合终端IES的最大冗余供能能力和终端IES的购电量售电量信息传送给所述区域调度运营中心；所述区域调度运营中心结合区域内各终端IES的各类信息进行区域能量协调调度，并下发每个终端IES的最终出力指令给所述VPP数据控制中心，所述VPP数据控制中心控制各供能设备的实际出力；S5：建立区域IES运营结算方案，且根据协调调度结果和运营结算方案，对区域内各终端IES进行费用结算，形成各终端IES的实际净成本。进一步的，步骤S1包括以下子步骤：多个终端IES依靠通信网络形成区域IES，且基于VPP的终端IES在独立运行时，VPP数据控制中心根据各供能单元运行的特征对所有资源进行分类和整合并调控各单元的出力。进一步的，步骤S1还包括以下子步骤：所述VPP数据控制中心实时接收所有设备单元的运行状态参数作为所有设备单元的状态参数；所述VPP数据控制中心将纯电负荷、热负荷和冷负荷作为终端系统用户负荷的处理对象，且第i个终端IES的t时刻的纯电负荷、热负荷、冷负荷分别为：进一步的，步骤S2中：终端IES中的CCHP系统的物理模型为：式中：是第i个终端IES的CCHP系统t时刻天然气耗量，为CCHP系统输出电功率，为CCHP系统输出热功率，为CCHP系统输出冷功率，ηge为对应的电转换效率系数，ηgh为对应的热转换效率系数，ηgc为对应的冷转换效率系数。进一步的，步骤S2包括以下子步骤：根据CCHP系统的供能架构中高温烟气和中低温水在能量耦合设备中多能耦合机制对状态进行分析生成极端状态结果；将CCHP系统的运行方式分为以电定热模式、以热定电模式和冷定电模式，并将所述极端状态结果与所述CCHP系统的运行方式结合形成运行工况。进一步的，步骤S2中：终端IES最大冗余供能能力模型为：式中，Pi为第i个终端IES的T时段最大冗余供能能力；Y表示能源类别，当Y＝1时表示电能，当Y＝2时表示热能，当Y＝3时表示冷能；Z表示产能机组类别，当Z＝1时表示光伏，当Z＝2时表示风机，当Z＝3时表示CCHP系统；T表示供能时段；表示t时刻第i个终端IES第Z种机组可供第Y种能源的量值；表示t时刻第i个终端IES的用户消耗第Y种能量的量值。一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行系统，包括：分析单元：用于对基于VPP的终端IES和区域IES进行分析获取终端IES和区域IES的运行结构；所述终端IES运行结构的运行中枢在于VPP数据控制中心；所述区域IES运行结构的运行中枢在于区域调度运营中心；根据所述终端IES和区域IES的运行结构获取区域IES下各终端IES当期的数据信息；所述数据信息包括所有设备单元的状态参数、电热冷负荷需求及购售电价信息；分类单元：用于对终端IES中的CCHP系统的物理模型和供能特性进行分析，并对CCHP系统运行方式进行分类；建立终端IES最大冗余供能能力模型，并获取各终端IES在满足自身负荷条件下的剩余供能水平；建立以净成本最小化为目标的终端IES的预期净成本模型，并结合终端IES的CCHP系统的运行方式建立对应的约束条件；结合单元：用于结合终端IES当期的数据信息、最大冗余供能能力模型和预期净成本模型，确定出该终端IES在满足最小预期净成本条件下各设备单元对应的经济运行方式、最大冗余供能能力和终端IES的购电量售电量信息；所述VPP数据控制中心结合终端IES的最大冗余供能能力和终端IES的购本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：对基于VPP的终端IES和区域IES进行分析获取终端IES和区域IES的运行结构；所述终端IES运行结构的运行中枢在于VPP数据控制中心；所述区域IES运行结构的运行中枢在于区域调度运营中心；根据所述终端IES和区域IES的运行结构获取区域IES下各终端IES当期的数据信息；所述数据信息包括所有设备单元的状态参数、电热冷负荷需求及购售电价信息；/nS2：对终端IES中的CCHP系统的物理模型和供能特性进行分析，并对CCHP系统运行方式进行分类；建立终端IES最大冗余供能能力模型，并获取各终端IES在满足自身负荷条件下的剩余供能水平；建立以净成本最小化为目标的终端IES的预期净成本模型，并结合终端IES的CCHP系统的运行方式建立对应的约束条件；/nS3：结合终端IES当期的数据信息、最大冗余供能能力模型和预期净成本模型，确定出该终端IES在满足最小预期净成本条件下各设备单元对应的经济运行方式、最大冗余供能能力和终端IES的购电量售电量信息；/nS4：所述VPP数据控制中心结合终端IES的最大冗余供能能力和终端IES的购电量售电量信息传送给所述区域调度运营中心；所述区域调度运营中心结合区域内各终端IES的各类信息进行区域能量协调调度，并下发每个终端IES的最终出力指令给所述VPP数据控制中心，所述VPP数据控制中心控制各供能设备的实际出力；/nS5：建立区域IES运营结算方案，且根据协调调度结果和运营结算方案，对区域内各终端IES进行费用结算，形成各终端IES的实际净成本。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对基于VPP的终端IES和区域IES进行分析获取终端IES和区域IES的运行结构；所述终端IES运行结构的运行中枢在于VPP数据控制中心；所述区域IES运行结构的运行中枢在于区域调度运营中心；根据所述终端IES和区域IES的运行结构获取区域IES下各终端IES当期的数据信息；所述数据信息包括所有设备单元的状态参数、电热冷负荷需求及购售电价信息；
S2：对终端IES中的CCHP系统的物理模型和供能特性进行分析，并对CCHP系统运行方式进行分类；建立终端IES最大冗余供能能力模型，并获取各终端IES在满足自身负荷条件下的剩余供能水平；建立以净成本最小化为目标的终端IES的预期净成本模型，并结合终端IES的CCHP系统的运行方式建立对应的约束条件；
S3：结合终端IES当期的数据信息、最大冗余供能能力模型和预期净成本模型，确定出该终端IES在满足最小预期净成本条件下各设备单元对应的经济运行方式、最大冗余供能能力和终端IES的购电量售电量信息；
S4：所述VPP数据控制中心结合终端IES的最大冗余供能能力和终端IES的购电量售电量信息传送给所述区域调度运营中心；所述区域调度运营中心结合区域内各终端IES的各类信息进行区域能量协调调度，并下发每个终端IES的最终出力指令给所述VPP数据控制中心，所述VPP数据控制中心控制各供能设备的实际出力；
S5：建立区域IES运营结算方案，且根据协调调度结果和运营结算方案，对区域内各终端IES进行费用结算，形成各终端IES的实际净成本。


2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法，其特征在于，步骤S1包括以下子步骤：
多个终端IES依靠通信网络形成区域IES，且基于VPP的终端IES在独立运行时，VPP数据控制中心根据各供能单元运行的特征对所有资源进行分类和整合并调控各单元的出力。


3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法，其特征在于，步骤S1还包括以下子步骤：
所述VPP数据控制中心实时接收所有设备单元的运行状态参数作为所有设备单元的状态参数；
所述VPP数据控制中心将纯电负荷、热负荷和冷负荷作为终端系统用户负荷的处理对象，且第i个终端IES的t时刻的纯电负荷、热负荷、冷负荷分别为：


4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法，其特征在于，步骤S2中：
终端IES中的CCHP系统的物理模型为：












式中：是第i个终端IES的CCHP系统t时刻天然气耗量，为CCHP系统输出电功率，为CCHP系统输出热功率，为CCHP系统输出冷功率，ηge为对应的电转换效率系数，ηgh为对应的热转换效率系数，ηgc为对应的冷转换效率系数。


5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟电厂的区域综合能源系统运行方法，其特征在于，步骤S2包括以下子步骤：
根据CCHP系统的供能架构中高温烟气和中低温水在能量耦合设备中多能耦合机制对状态进行分析生成极端状态结果；
将CCHP系统的运行方式分为以电定热模式、以热定电模式和冷定电模式，并将所述极端状态结果与所述CCHP系统的运行方式结合形成运行工况。


6.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晞，任志超，陈礼频，徐浩，叶强，汪伟，马瑞光，程超，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51