一种微能源网综合能源系统运行优化方法和系统技术方案

技术编号:27031217 阅读:34 留言:0更新日期:2021-01-12 11:14
本发明专利技术涉及一种微能源网综合能源系统运行优化方法和系统,包括:获取当前状态,其包括若干个微能源网络,获得各微能源网络的能量矩阵,将能量矩阵代入电—热能源管网模型中获得微能源产能决策

【技术实现步骤摘要】
一种微能源网综合能源系统运行优化方法和系统
本专利技术涉及一种微能源网综合能源系统运行优化方法及系统,属于能源

技术介绍
能源是人类社会进步发展的基础,如何在维持人类社会持续发展的同时高效利用可再生能源,是世界各国在推动国家进步必须关注的问题。能源互联网打破了过去多种能源系统独立运行的形式,利用能源耦合元件实现多种能源互动互补,随着分布式产能技术的发展,作为能源互联网缩影的微能源网也逐渐增多。大量微能源网的接入将会对综合能源系统运行带来显著压力。首先,微能源网中可再生能源发电出力的不确定性与波动性将会对区域综合能源系统的运行灵活性造成影响;其次,微能源网运行时独立进行内部设产能调度,无法考虑综合能源系统的整体能源利用效率,导致区域综合能源系统的运行效率降低。因此,有必要针对多个微能源网的协调决策展开研究,以解决微能源网规模化接入造成区域综合能源系统运行效率低下的问题。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术的目的是提供了一种微能源网综合能源系统运行优化方法及系统,其兼顾多个微能源网的产能优化需求与区域综合能源系统的运行优化需求,在提高区域综合能源系统能源利用效率的同时,协调了区域综合能源系统内多个微能源网的产能决策,从而实现对系统整体运行的优化效果。为实现上述目的,本专利技术采取以下技术方案:一种微能源网综合能源系统运行优化方法,包括以下步骤:S1获取当前状态Sk,当前状态Sk包括若干个微能源网络,获得各微能源网络的能量矩阵,其中,k为循环次数;S2将能量矩阵代入电—热能源管网模型中获得微能源产能决策S3将微能源产能决策代入多个微能源网能源供给决策优化模型中,获得更新后的多微能源综合产能决策,并根据多微能源综合产能决策获得更新后的各微能源网络的能量矩阵;S4判断更新后的各微能源网络的能量矩阵是否收敛,若收敛则此时的多微能源综合产能决策为最优决策方案,若不收敛,进入下一步;S5通过单个微能源网产能决策模型获得k+1次循环对应的状态Sk+1,重复步骤S1-S4直至获得的更新后的各微能源网络的能量矩阵收敛为止。进一步,步骤S2中电—热能源管网模型包括:热力子系统节点热流量平衡和管段温降模型、供热网络的水力模型以及电力子系统节点潮流平衡模型和线路潮流模型。进一步,热力子系统节点热流量平衡和管段温降模型为:其中,为上增广关联矩阵;为下增广关联矩阵;Gc为管段流量热当量对角阵,对角元素节点j的流量热当量gcj为管段热介质流量与比热的乘积;T为热网节点流出温度列向量;Tc为管段出口温度列向量;E为不同管道的温度损耗系数;Q为节点输入或输出热量列向量,a为上、下增广矩阵的元素,Ta为环境温度列向量;增广关联矩阵的元素为:其中,bj是热力子系统支路编号,ni是热力子系统节点编号。进一步,供热网络的水力模型为:Bhhf=0其中,m为各管道热介质的流量,mq为节点流出的流量向量;Bh为供热管网的回路-支路的关联矩阵,hf为工质流的压头损失向量。进一步,电力子系统节点潮流平衡模型和线路潮流模型为:其中,Pe,m(t)、Pe,D(t)分别为节点i处微能源网与输电网输入的功率,Qe,m(t)、Qe,D(t)分别为节点i处微能源网与输电网输入的无功功率;Pe,i(t)为电力子系统节点i处的有功负荷,Qe,i(t)为电力子系统节点i处的有功负荷,V为节点电压;Gij、θij与Bij分别为节点i、j间支路的导纳、阻抗负倒数与功角;为节点i、j间支路传输极限。进一步,步骤S3中多个微能源网能源供给决策优化模型的目标函数为:其中,λe,D(t)与Pe,D(t)分别为t时刻输电网输入至区域综合能源系统的电能价格与电能,Ce,m(t)、Ch,m(t)分别为微能源网向区域综合能源系统的供能成本,Woverall为区域综合能源系统总用能成本。进一步,多个微能源网能源供给决策优化模型的目标函数的约束条件为:其中,Gijmax、Gijmin分别为热力子系统管道工质流量上下限;Timax、Timin分别为热力子系统节点温度上下限,为支路传输有功功率上限,Pij为支路传输有功功率。进一步,步骤S5中单个微能源网产能决策模型的目标函数为:其中,Nt为一个产能调度周期的时段数,λe,i(t)、λh,i(t)分别为微能源网m所在节点i的节点电能价格与热能价格,Pe,m(t)、Ph,m(t)分别为微能源网在t时段向微能源网交互的电能与热能;Ce,m(t)、Ch,m(t)分别为微能源网向区域综合能源系统的供能成本,Wm为微能源网的运行收益。进一步,单个微能源网产能决策模型的目标函数为:其中,分别为产能设备电力上下限;分别为产能设备热力上下限;别为产能设备的电力向上与向下爬坡约束;与分别为产能设备的热力向上与向下爬坡约束。本专利技术还公开了一种微能源网综合能源系统运行优化系统,包括:状态获取模块,用于获取当前状态Sk,当前状态Sk包括若干个微能源网络,获得各微能源网络的能量矩阵,其中,k为循环次数;电热能源管网模块,用于将能量矩阵代入电—热能源管网模型中获得微能源产能决策决策优化模块,用于将微能源产能决策代入多个微能源网能源供给决策优化模型中,获得更新后的多微能源综合产能决策,并根据多微能源综合产能决策获得更新后的各微能源网络的能量矩阵;输出模块,用于判断更新后的各微能源网络的能量矩阵是否收敛,若收敛则此时的多微能源综合产能决策为最优决策方案,若不收敛,进入循环模块;循环模块,用于通过单个微能源网产能决策模型获得k+1次循环对应的状态Sk+1,直至获得的更新后的各微能源网络的能量矩阵收敛为止。本专利技术由于采取以上技术方案,其具有以下优点:本专利技术兼顾多个微能源网的产能优化需求与区域综合能源系统的运行优化需求,在提高区域综合能源系统能源利用效率的同时,协调了区域综合能源系统内多个微能源网的产能决策,从而实现对系统整体运行的优化效果。附图说明图1是本专利技术一实施例中微能源网综合能源系统运行优化方法的流程图;图2是本专利技术一实施例中微能源网内可再生能源出力预测图;图3是本专利技术一实施例中区域综合能源系统电、热负荷预测图;图4是本专利技术一实施例中多个微能源网的能量分布图;图5是本专利技术一实施例中经过优化的微能源网的分布图,图5(a)是电负荷下的优化的微能源网的分布图,图5(b)是热负荷下的优化的微能源网的分布图;图6是本专利技术一实施例中微能源网综合能源系统运行优化系统的示意图。具体实施方式为了使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方向,通过具体实施例对本专利技术进行详细的描绘。然而应当理解,具体实施方式的提供仅为了更好地理解本专利技术,它们不应该理解成对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中,需要理解的是,所用到的术语仅仅是用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。...

【技术保护点】
1.一种微能源网综合能源系统运行优化方法,其特征在于,包括以下步骤:/nS1获取当前状态S

【技术特征摘要】
1.一种微能源网综合能源系统运行优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1获取当前状态Sk,所述当前状态Sk包括若干个微能源网络,获得各微能源网络的能量矩阵,其中,k为循环次数;
S2将所述能量矩阵代入电-热能源管网模型中获得微能源产能决策
S3将所述微能源产能决策代入多个微能源网能源供给决策优化模型中,获得更新后的多微能源综合产能决策,并根据所述多微能源综合产能决策获得更新后的各微能源网络的能量矩阵;
S4判断所述更新后的各微能源网络的能量矩阵是否收敛,若收敛则此时的多微能源综合产能决策为最优决策方案,若不收敛,进入下一步;
S5通过单个微能源网产能决策模型获得k+1次循环对应的状态Sk+1,重复步骤S1-S4直至获得的更新后的各微能源网络的能量矩阵收敛为止。


2.如权利要求1所述的微能源网综合能源系统运行优化方法,其特征在于,所述步骤S2中电-热能源管网模型包括:热力子系统节点热流量平衡和管段温降模型、供热网络的水力模型以及电力子系统节点潮流平衡模型和线路潮流模型。


3.如权利要求2所述的微能源网综合能源系统运行优化方法,其特征在于,
所述热力子系统节点热流量平衡和管段温降模型为:



其中,为上增广关联矩阵;为下增广关联矩阵;Gc为管段流量热当量对角阵,对角元素节点j的流量热当量gcj为管段热介质流量与比热的乘积;T为热网节点流出温度列向量;Tc为管段出口温度列向量;E为不同管道的温度损耗系数;Q为节点输入或输出热量列向量,a为上、下增广矩阵的元素,Ta为环境温度列向量;
所述增广关联矩阵的元素为:






其中,bj是热力子系统支路编号,ni是热力子系统节点编号。


4.如权利要求3所述的微能源网综合能源系统运行优化方法,其特征在于,所述供热网络的水力模型为:



Bhhf=0
其中,m为各管道热介质的流量,mq为节点流出的流量向量;Bh为供热管网的回路-支路的关联矩阵,hf为工质流的压头损失向量。


5.如权利要求4所述的微能源网综合能源系统运行优化方法,其特征在于,所述电力子系统节点潮流平衡模型和线路潮流模型为:









其中,Pe,m(t)、Pe,D(t)分别为节点i处微能源网与输电网输入的功率,Qe,m(t)、Qe,D(t)分别为节点i处微能源网与输电网输入的无功功率;Pe,i(t)为电力子系统节点i处的有功负荷,Qe,i(t)为电力子系统节点i处的有功负荷,V为节点电压;Gij、θij与Bij分别为节点i、j间支路的导纳、阻抗负倒数与功角;为节点i、j间支路传输极限。


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【专利技术属性】
技术研发人员:王雪纯魏澈吴军李强邱银锋陈红坤丁煜蓉李保林
申请(专利权)人:中国海洋石油集团有限公司中海油研究总院有限责任公司武汉大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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