综合能源系统参与需求侧响应的边际成本计算方法技术方案

本发明专利技术提供了一种综合能源系统参与需求侧响应的边际成本计算方法，建立综合能源系统内部运营优化模型，求解得到综合能源系统全天预期运营成本和园区预期电网用电计划；在园区预期电网用电计划的基础上削减综合能源系统指定的需求响应容量,将削减后的电网用电计划固定输入综合能源系统内部运营优化模型，得到综合能源系统参与需求侧响应后的全天运营成本，其与预期运营成本的差值即为综合能源系统参与需求响应的变动成本，在不考虑空载成本的情况下通过二次成本函数拟合出综合能源系统参与需求侧响应的边际成本。本方法作为综合能源系统参与需求侧响应的依据，具有重要的现实意义和良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
综合能源系统参与需求侧响应的边际成本计算方法
本专利技术属于电力市场领域，涉及成本计算，尤其是一种综合能源系统参与需求侧响应的边际成本计算方法。
技术介绍
综合能源系统是指一定区域内利用先进的物理信息技术和创新管理模式，整合区域内煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种能源，实现多种异质能源子系统之间的协调规划、优化运行，协同管理、交互响应和互补互济的新型一体化的能源系统。综合能源系统主要着眼于解决能源系统自身面临的问题和发展需求，强调多种能源的综合开发利用，涵盖电、热、冷、气、交通等多个能源系统，可以在规划、运行中实现不同能源系统的优势互补，有助于可再生能源的大规模接入和高效利用，提高能效、降低费用。目前综合能源系统参与电力市场方面的研究主要集中在基于需求响应的综合能源优化控制、计及需求侧响应的电-气耦合配网协同规划、基于公共储能的互联综合能源系统架构、综合需求响应的过程分析、基于竞价模式的需求响应用户优化策略、综合能源系统业模式等方面，缺乏综合能源系统参与需求侧响应的边际成本计算方法，综合能源系统难以充分利用市场竞争降低自身运营成本，扩大自身收益。因此，综合能源系统迫切需要一种适合国内电力市场建设现状的需求侧响应边际成本计算方法，提高综合能源系统参与市场的积极性，促进国内可再生能源发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是为促进新兴市场主体的发展，提供了综合能源系统参与需求侧响应的边际成本计算方法，具有效果显著、降本增效、促进清洁能源消纳等特点。本专利技术公开了综合能源系统参与需求侧响应的边际成本计算方法，包括：收集综合能源系统内部设备、园区负荷预测系统、新能源出力预测系统和电力市场现货价格预测系统的各项数据；构建综合能源系统内部运营优化模型，包括：将电网用电成本、燃气成本、储能成本作为综合能源系统的变动成本并以最小运营成本为目标函数，以园区各类负荷刚性需求为前提建立园区内部电力负荷、供热负荷、供冷负荷需求平衡关系，根据蓄电池充放电特性采用平均充放电功率、充放电容量区间和充放电时间占比等要素构建蓄电池充放电约束，根据冷热电三联供CCHP机组采用冷-电、热-电半解耦构建机组柔性约束，采用冷-热耗电完全解耦构建地源热泵冷热联供约束，采用风光部分消纳原则构建风光消纳约束；将园区电网用电计划作为决策变量求解上述综合能源系统内部运营优化模型得到综合能源系统全天预期运营成本和园区预期电网用电计划；根据指定的需求响应容量削减园区电网用电计划固定并再次求解综合能源系统内部运营优化模型得到综合能源系统参与需求响应的变动成本；在不考虑空载成本的情况下采用二次成本函数拟合出综合能源系统参与需求侧响应的边际成本。本方法可用于计算综合能源系统参与电力市场需求侧响应的边际成本，作为综合能源系统参与需求侧响应的依据，具有重要的现实意义和良好的应用前景。具体步骤如下(1)从综合能源系统内部设备、园区负荷预测系统、新能源出力预测系统和电力市场现货价格预测系统中收集数据，包括：园区分时电力负荷需求园区分时供热负荷需求电力现货市场次日预测出清价格园区分时供冷负荷需求蓄电池每时段充电或放电一次消耗的成本蓄电池平均充电功率Pch、蓄电池平均放电功率Pdch、蓄电池最小荷电率蓄电池最大荷电率SOC,max、蓄电池充电效率ηch、蓄电池放电效率ηdch、CCHP机组变动成本的二次项系数a、CCHP机组变动成本的一次项系数b、CCHP机组的空载成本c、CCHP机组制热效率CCHP机组发电效率CCHP机组制冷效率CCHP机组爬坡速率CCHP机组滑坡速率CCHP机组额定发电容量地源热泵的最大耗电功率地源热泵制热效率地源热泵制冷效率风电机组的预测发电功率PtWind，pre、光伏电站的预测发电功率PtSolar，pre，其中Δt为单位时间段，取值为1，t为24个时段中任意一个时段，取值1,2，…，24；(2)根据步骤(1)中的数据建立综合能源系统内部运营优化模型如下所示，综合能源系统内部运营优化模型以最小运营成本为目标，将综合能源系统内部设备运行特性和负荷需求作为约束条件：目标函数：约束条件：1)电力负荷需求平衡2)供热负荷需求平衡3)供冷负荷需求平衡4)蓄电池约束5)CCHP机组运行约束6)地源热泵容量约束7)风电消纳约束0≤PtWind≤PtWind,pre(1-14)8)光伏消纳约束0≤PtSolar≤PtSolar,pre(1-15)式中，F为园区运营成本，PtPG为综合能源系统所需的电网供电功率，PtCCHP为CCHP机组发电功率，为CCHP机组制热功率，为CCHP机组制冷功率，和分别为蓄电池每时段充、放电时间占比，为t时段末蓄电池剩余电量，PtWind为风力发电消纳功率，PtSolar为光伏发电消纳功率，为地源热泵制热功率，为地源热泵制冷功率，其中，T为时段数，取值为24。(3)将步骤(1)中统计的各项数据输入步骤(2)的综合能源系统内部运营优化模型中，求解得到综合能源系统全天预期运营成本Fpre和园区预期电网用电计划PtPG,pre。(4)在园区预期电网用电计划PtPG,pre的基础上削减综合能源服务商指定的需求响应容量Pn,将削减后的电网用电计划PtPG固定并结合步骤(1)的各项数据输入步骤(2)的综合能源系统内部运营优化模型，得到综合能源系统参与需求侧响应后的全天运营成本FDR，其与预期运营成本的差值ΔF即为综合能源系统参与需求响应的变动成本，在不考虑空载成本的情况下通过二次成本函数拟合出综合能源系统参与需求侧响应的边际成本，即：式中，Pn为综合能源系统参与需求侧响应的第n段申报容量，AC(Pn)为综合能源系统参与需求侧响应的平均成本，MC(Pn)为综合能源系统参与需求侧响应的边际成本，其中，n＝1,2,…,N，N为最大申报容量段数。本专利技术的技术特点及有益效果：本专利技术结合国内电力市场建设现状，统筹考虑电力市场价格预测、一次能源成本、风光出力预测、园区负荷预测、系统设备特性等因素，建立综合能源系统内部运营优化模型，并基于系统内部运营优化模型计算综合能源系统参与需求侧响应前后的全天变动成本，最后采用二次成本函数拟合出综合能源系统参与需求侧响应的边际成本。这种计算方法原理简单，可靠高效，实用性强，可有效帮助综合能源系统参与市场竞争，降低自身运营成本，促进可再生能源消纳。附图说明图1是本专利技术实施综合能源系统参与需求侧响应的边际成本计算的框架图。具体实施方式下面结合附图及实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式可用以解释本专利技术，但并不限定本专利技术。本专利技术提供了综合能源系统参与需求侧响应的边际成本计算方法，具体实施方式如下：(1)统计和收集数据从综合能源系统内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合能源系统参与需求侧响应的边际成本计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n建立综合能源系统内部运营优化模型，求解得到综合能源系统全天预期运营成本F

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统参与需求侧响应的边际成本计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立综合能源系统内部运营优化模型，求解得到综合能源系统全天预期运营成本Fpre和园区预期电网用电计划PtPG,pre；



式中：F为园区运营成本、PtPG为综合能源系统所需的电网供电功率、为电力现货市场次日预测出清价格、a为CCHP机组变动成本的二次项系数、b为CCHP机组变动成本的一次项系数、c为CCHP机组的空载成本、为CCHP机组在t时段的发电功率、为CCHP机组在t时段的发电效率、和分别为蓄电池每时段充、放电时间占比、CBattery为蓄电池单位时段充电或放电一次消耗的成本、t为时段序号，一般取值为1,2，…，24、T为全天优化时段总数，一般取值为24；
在园区预期电网用电计划PtPG,pre的基础上削减综合能源系统指定的需求响应容量Pn,将削减后的电网用电计划PtPG固定输入综合能源系统内部运营优化模型，得到综合能源系统参与需求侧响应后的全天运营成本FDR，其与预期运营成本的差值ΔF即为综合能源系统参与需求响应的变动成本，在不考虑空载成本的情况下通过二次成本函数拟合出综合能源系统参与需求侧响应的边际成本，即：






式中，Pn为综合能源系统参与需求侧响应的第n段申报终止容量、AC(Pn)为综合能源系统参与需求侧响应的平均成本、MC(Pn)为综合能源系统参与需求侧响应的边际成本，其中，n＝1,2,…,N，N为最大申报容量段数、PtPG,pre为园区预期电网用电计划、PtPG为削减后的电网用电计划、FDR为综合能源系统参与需求侧响应后的全天运营成本、Fpre为综合能源系统预期运营成本、AC(PN)为综合能源系统参与需求侧响应中标功率为PN时的边际成本、AC(P1)为综合能源系统参与需求侧响应中标功率为P1时的边际成本、PN为第N段申报的终止容量、P1为第N段申报的终止容量、Pn为综合能源系统参与需求侧响应的第n段申报终止容量。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该优化模型的约束条件包括电力负荷需求平衡约束：



式中，为园区分时电力负荷需求、PtPG为综合能源系统所需的电网供电功率、为蓄电池每时段放电时间占比、Pdch为蓄电池平均放电功率、PtWind为风力发电消纳功率、PtSolar为光伏发电消纳功率、为蓄电池每时段充电时间占比、Pch为蓄电池平均充电功率、为地源热泵制热功率、为地源热泵制冷功率、为地源热泵制热效率、为地源热泵制冷效率。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙灿，王森，陈天恒，周连升，赵越，宋晓博，王桂林，张长志，边疆，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院，国网天津市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12