计及不确定性与需求响应的综合能源系统优化运行方法技术方案

一种计及不确定性与需求响应的综合能源系统优化运行方法：在日前优化阶段，根据各类分布式能源和负荷的日前预测数据，能源价格波动因素，建立计及鲁棒不确定性和时移型需求响应的综合能源系统日前鲁棒优化运行模型；在日内优化阶段，根据各类分布式能源和负荷的日内预测数据，系统日前优化结果，建立计及随机不确定性和替代型需求响应的综合能源系统日内随机优化运行模型；将两个模型构成计及多重不确定性与综合需求响应的综合能源系统日前‑日内两阶段协同优化运行模型，并通过Yalmip工具箱调用Gurobi求解器进行模型求解。本发明专利技术能够有效发挥多种能源间的互补共济优势，进一步降低园区综合运行成本，实现综合能源系统的经济环保灵活高效运行。

【技术实现步骤摘要】
计及不确定性与需求响应的综合能源系统优化运行方法
本专利技术涉及一种综合能源系统优化运行方法。特别是涉及一种计及不确定性与需求响应的综合能源系统优化运行方法。
技术介绍
随着能源枯竭危机与环境污染问题的日益加剧，现有的能源生产消费模式很难满足当前经济社会快速发展的需求，各类能源自身的局限性以及人类对终端能源需求的多样性，决定了任何一种能源很难独自承担起能源转型的重任。在此背景下，能源互联网应运而生，综合能源系统作为能源互联网的重要发展方向，是提升社会用能效率、促进可再生能源规模化利用的重要手段，一方面可以通过多能互补实现多种能源的统筹调度与协同优化，提高可再生能源的利用率；另一方面，可针对用户对不同品味能量的需求进行供能，实现能源的梯级利用，从而提高能源的综合利用效率，其优化运行已成为当前能源领域研究的热点。综合能源系统中存在大量不确定性因素(如多类型可在生能源和冷热电气负荷等的随机性和波动性)，给综合能源系统的优化运行带来了一定挑战；此外，随着多种能源的互补共济，传统电力需求响应逐步扩展为综合需求响应，也为综合能源系统引入了新的优化调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及不确定性与需求响应的综合能源系统优化运行方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)在日前优化阶段，根据各类分布式能源和负荷的日前预测数据，以及能源价格波动因素，建立计及鲁棒不确定性和时移型需求响应的综合能源系统日前鲁棒优化运行模型；/n2)在日内优化阶段，根据各类分布式能源和负荷的日内预测数据，以及系统日前优化结果，建立计及随机不确定性和替代型需求响应的综合能源系统日内随机优化运行模型；/n3)将所述的计及鲁棒不确定性和时移型需求响应的综合能源系统日前鲁棒优化运行模型与计及随机不确定性和替代型需求响应的综合能源系统日内随机优化运行模型，共同构成计及多重不确定性与综合需求响应的综合能源...

【技术特征摘要】
1.一种计及不确定性与需求响应的综合能源系统优化运行方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在日前优化阶段，根据各类分布式能源和负荷的日前预测数据，以及能源价格波动因素，建立计及鲁棒不确定性和时移型需求响应的综合能源系统日前鲁棒优化运行模型；
2)在日内优化阶段，根据各类分布式能源和负荷的日内预测数据，以及系统日前优化结果，建立计及随机不确定性和替代型需求响应的综合能源系统日内随机优化运行模型；
3)将所述的计及鲁棒不确定性和时移型需求响应的综合能源系统日前鲁棒优化运行模型与计及随机不确定性和替代型需求响应的综合能源系统日内随机优化运行模型，共同构成计及多重不确定性与综合需求响应的综合能源系统日前-日内两阶段协同优化运行模型，并通过Yalmip工具箱调用Gurobi求解器进行模型求解。


2.根据权利要求1所述的计及不确定性与需求响应的综合能源系统优化运行方法，其特征在于，步骤1)所述的计及鲁棒不确定性和时移型需求响应的综合能源系统日前鲁棒优化运行模型是以综合能源系统在鲁棒场景下的日前综合运行成本最小为目标函数，以日前能量平衡约束、日前能源转换设备约束、日前储能约束、日前购能约束、日前时移型需求响应约束和日前鲁棒约束为约束条件。


3.根据权利要求2所述的计及不确定性与需求响应的综合能源系统优化运行方法，其特征在于，所述的目标函数表达式如下：



其中，Cahead为综合能源系统的日前综合运行成本，包括购能成本Cpe、运维成本Com和环保成本Cce三部分；表示鲁棒场景；其中，
(1)购能成本



式中，T为调度时段周期，为24h，时间步长为1h；下标a为日前优化标志；和分别为t时段的购电价格、购气价格和购热价格；和分别为日前优化中t时段系统的购电功率、购气功率和购热功率；为便于计算，以上价格单位均为元/(kW·h)，功率单位均为kW；Δt为时间间隔；
(2)运维成本



式中，M为园区中运维机组台数，包括光伏、风机、微燃机、电制冷机、吸收式制冷机、储电和储热设备；kom,i为机组i的单位运维费用；为日前优化中机组i在t时段的出力；
(3)环保成本



式中，α为单位CO2的处理费用；βe、βg、βh和βMT分别为系统购电、购气、购热和微燃机运行的等效碳排放系数；为日前优化中t时段微燃机的输出电功率。


4.根据权利要求2所述的计及不确定性与需求响应的综合能源系统优化运行方法，其特征在于，所述的约束条件具体表示为：
(1)日前能量平衡约束：



式中，和分别为日前优化中t时段变压器、光伏、风机和微燃机的输出电功率；为日前优化中t时段电制冷机的耗电功率；分别为日前优化中t时段热交换器和微燃机的输出热功率；为日前优化中t时段吸收式制冷机的耗热功率；分别为日前优化中t时段电制冷机和吸收式制冷机的输出冷功率；为日前优化中t时段系统的购气量；为日前优化中t时段微燃机的耗气量；和分别为日前优化中t时段的电负荷、热负荷、冷负荷和气负荷；分别为日前优化中t时段储电和储热的输出功率；
(2)日前能源转换设备约束



式中，PT,max、HHE,max、PPV,max、PWT,max、PMT,max、PEC,max和HAC,max分别为变压器、热交换器、光伏、风电、微燃机、电制冷机和吸收式制冷机的最大功率；
(3)日前储能约束



式中，下标x代表储能类型；分别为日前优化中t时段储能的输出功率和能量存储状态；分别为日前优化中储能设备始、末能量存储状态；Px,c,max、Px,d,max分别为储能的最大充、放能量功率；Ex,min、Ex,max分别为储能设备的最小和最大状态；
(4)日前购能约束



式中，分别为日前优化中t时段系统的购电、购热、购气量；Pe,max、Hh,max、Fg,max分别系统向外部网络购电、购热、购气上限；
(5)日前时移型需求响应约束






式中，分别为时移型需求响应负荷变化量及变化上限；PL,a、HL,a、CL,a、FL,a分别为实施时移型需求响应后的电、热、冷、气负荷；和分别表示实施时移型需求响应前的电、热、冷、气负荷；Ep、Eh、Ec和Ef分别为电、热、冷、气的能源价格弹性矩阵；Δpp、Δph、Δpc和Δpf分别为电、热、冷、气的能源价格变化率矩阵；
(6)日前鲁棒约束



式中，T为调度时段周期，为24h；下标x代表能量类型，p、c、h、f分别为电、冷、热、气能量标志；为t时段x能量类型的不确定变量的鲁棒区间保守参数，Γ为的最大值。


5.根据权利要求1所述的计及不确定性与需求响应的综合能源系统优化运行方法，其特征在于，步骤2)所述的计及随机不确定性和替代型需求响应的综合能源系统日内随机优化运行模型，是以综...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，王子轩，郭天宇，王加浩，陈博，夏辉，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13