考虑需求侧响应不确定性的综合能源系统优化方法及系统技术方案

本发明专利技术的一种考虑需求侧响应不确定性的综合能源系统优化方法及系统，通过建立了考虑需求侧响应的区域综合能源系统能量耦合矩阵，提出综合需求响应线性模型，探究激励价格与需求响应范围的关系，采用区间法描述需求响应的不确定性，只需较少的数据量即可得到用户参与需求响应的区间，建立以运行成本最低为目标，以网络约束、设备约束、需求侧响应约束、功率平衡约束为约束的优化模型，并提出求解方案，本发明专利技术方法能够有效提升系统的能源利用效率，降低区域综合能源系统运行成本，实现供需双方的利益最大化，希望能为区域综合能源需求响应的研究提供帮助。

【技术实现步骤摘要】
考虑需求侧响应不确定性的综合能源系统优化方法及系统
本专利技术涉及综合能源系统需求侧响应
，具体涉及一种考虑需求侧响应不确定性的综合能源系统优化方法及系统。
技术介绍
目前全球能源危机和环境问题日益严重，可再生能源得到大力发展，区域综合能源系统也成为能源结构转型与发展的关键环节，近年来，不少学者已经意识到需求侧响应在能源辅助服务环节存在巨大的挖掘潜力。随着高比例可再生能源接入综合能源系统，对系统的安全性、稳定性有了更高要求，区域综合能源系统的需求侧响应能够提升系统的灵活性，可以有效缓解可再生能源接入造成的影响。综合能源需求侧响应涉及电/冷/热/三类负荷，负荷种类多，用户群体大，参与响应的随机性强，因此有必要对区域综合能源需求侧响应的不确定性进行研究。需求响应不确定性问题的求解方法主要有概率法、模糊法、区间法等。目前区域综合能源系统的需求侧响应研究正处于起步阶段，无法获得准确、大量的统计数据，故概率法和模糊法可行性不高。相对于前两种方法，区间法所需的数据量较少，简单便捷，符合目前研究的实际情况。专利
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种考虑需求侧响应不确定性的综合能源系统优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS100、根据能源集线器模型建立考虑需求侧响应的区域综合能源系统能量耦合矩阵，分析系统中的能量传输情况；/nS200、基于S100中的能量耦合矩阵，矩阵中输出的电/冷/热负荷以负荷转移/削减/中断的形式参与需求响应，结合负荷特性，建立可削减/转移/中断负荷模型；/nS300、建立区域综合能源系统需求响应线性模型，基于S200建立的可转移/削减/中断负荷模型，采用区间法分析负荷参与响应的不确定性，探究激励价格与综合需求响应之间的关系；/nS400、基于步骤S100、S200、S300所建立的耦合矩阵、负荷模型、需...

【技术特征摘要】
1.一种考虑需求侧响应不确定性的综合能源系统优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S100、根据能源集线器模型建立考虑需求侧响应的区域综合能源系统能量耦合矩阵，分析系统中的能量传输情况；
S200、基于S100中的能量耦合矩阵，矩阵中输出的电/冷/热负荷以负荷转移/削减/中断的形式参与需求响应，结合负荷特性，建立可削减/转移/中断负荷模型；
S300、建立区域综合能源系统需求响应线性模型，基于S200建立的可转移/削减/中断负荷模型，采用区间法分析负荷参与响应的不确定性，探究激励价格与综合需求响应之间的关系；
S400、基于步骤S100、S200、S300所建立的耦合矩阵、负荷模型、需求响应模型，建立以运行成本最低为目标，以网络约束、设备约束、需求侧响应约束、功率平衡约束为约束的，考虑需求侧响应不确定性的区域综合能源系统优化运行模型，采用Matlab中Yalmip调用Gurobi求解器对模型求解。


2.根据权利要求1所述的考虑需求侧响应不确定性的综合能源系统优化方法，其特征在于：所述S100、根据能源集线器模型建立考虑需求侧响应的区域综合能源系统能量耦合矩阵，分析系统中的能量传输情况具体包括：
S101、根据能源类型和负荷种类，综合考虑建设成本和用户基本需求条件，确定系统中的各类能源设备，并建立区域综合能源系统内部能源传输关系；
S102、基于能源集线器模型，结合能源传输关系，建立考虑综合需求响应的区域综合能源系统能量耦合矩阵，得到系统内部的能量传输关系；



Le、Lc、Lh分别为输出的电/冷/热负荷，Pe为电网电能，Pv为光伏，Pw为风电，Pg为天然气耗量，Se为储电装置的充放电功率；PDRe为电负荷需求侧响应量；PDRc为冷负荷需求侧响应量；PDRh为热负荷需求侧响应量；ηGB为燃气锅炉的热效率；和分别为燃气轮机的电效率和热效率；ηAR为吸收式制冷机的制冷效率；和分别为空调制冷和制热能效比；α1为直接将电能供给用户的电能分配系数，α2和α3分别为空调夏季制冷和冬季制热的电能分配系数；β1为燃气轮机供给电负荷及热负荷的天然气分配系数，β2为燃气轮机通过吸收式制冷机二次转换为用户制冷的天然气分配系数，β3为燃气锅炉制热的天然气分配系数，β4为燃气锅炉通过吸收式制冷机二次转换为用户制冷的天然气分配系数。


3.根据权利要求2所述的考虑需求侧响应不确定性的综合能源系统优化方法，其特征在于：所述能源公司规划区域综合能源系统中包含的能源种类及负荷类型，获得该区域各类能源消耗量及不同负荷需求量的历史数据。


4.根据权利要求2所述的考虑需求侧响应不确定性的综合能源系统优化方法，其特征在于：
所述能量转换设备包括燃气轮机(CHP)、燃气锅炉(GB)、空调(AC)和吸收式制冷机(AR)，储能设备为电储能设备；
其中，热负荷由燃气轮机、燃气锅炉以及空调供应，冷负荷由空调和吸收式制冷机供应，电负荷由电网、风电、光伏、燃气轮机、储能设备提供；
能源输入包括电网电能Pe、光伏Pv、风电Pw、和天然气Pg；输出负荷包括电负荷Le、冷负荷Lc和热负荷Lh。


5.根据权利要求1所述的考虑需求侧响应不确定性的综合能源系统优化方法，其特征在于：所述S200、基于S100中的能量耦合矩阵，矩阵中输出的电/冷/热负荷以负荷转移/削减/中断的形式参与需求响应，结合负荷特性，建立可削减/转移/中断负荷模型包括：
S201、建立可削减负荷模型；



式中，ρLAr,t为t时刻负荷削减的系数；St为t时刻用户负荷容量；PLAr,t为t时刻负荷削减功率；WLAr,T为可削减负荷在T时段的削减量；tLAr与分别为负荷削减的起始和终止时间；WLAr,T与分别为可削减负荷的下限和上限；
S202、建立可转移负荷模型；



ρLAs,t为t时刻负荷转移的系数；PLAs,t为t时刻负荷转移功率；WLAs,T为T时段负荷转移量；tLAs与为负荷转移的起止时刻；
其中，



式中TLAs为可转移负荷参与需求侧响应的最短持续时间；与PLAs,t分别为可转移负荷功率的上下限；与WLAs,T分别为T时段负荷转移量的上下限；
S203、建立可中断负荷模型；



ρLAt,t为t时刻负荷可中断的系数；PLAt,t为t时刻负荷中断功率；WLAt,T为T时段负荷中断量；tLAt与为负荷中断的起止时刻；



式(6)为可中断负荷参与需求侧响应的持续时间约束，TLAt为温控负荷需求侧响应最小持续时间；



Tin为室内温度；Tcbj为舒适温度；TLAt与为舒适温度变化的上下限；LLAt,t与L′LAt,t为可中断负荷在T时段参与需求侧响应前后的冷/热负荷；WLAt,T与分别为T时段可中断负荷变化量的上下限。


6.根据权利要求5所述的考虑需求侧响应不确定性的综合能源系统优化...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，侯崇琦，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34