一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法技术方案

本发明专利技术提供的考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法，考虑了综合能源系统内可能存在多利益主体并存的情况，并以“源荷储”为线索将综合能源系统划分为综合能源供应代理(IEA)、储能代理(ESA)、用户集群代理(UA)三个主体，并建立相应的效益模型；设计了基于能量管理中心的含多主体的综合能源系统运行机制，实现了各主体之间能量流、经济流和信息流的有序传输；提出了基于系统效益不均衡度的协调式能量管理策略，实现各主体在追求自身最大效益的同时兼顾主体之间的效益均衡，避免在以全局效益为目标的情况下牺牲某一方主体的效益。效益。效益。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法


[0001]本专利技术涉及能量管理
，具体涉及一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法。

技术介绍

[0002]随着化石能源日益枯竭、环境污染和能源危机问题加剧，如何发展可再生能源技术，构建多能互补、能源梯级利用的现代能源体系，是实现能源转型和能源结构调整的重要途径。综合能源系统作为一种新型能源一体化的开放系统，打破了单一能源系统独立运行的传统模式，支持多类型能源的综合供给、多能源网络的系统集成以及海量分布式设备的接入，具有多能耦合的特点，有利于实现能源高效利用、满足用户多种能源梯级利用、提高可再生能源消纳能力，为改善能源消费结构和实现社会可持续发展提供了新的技术手段。综合能源系统的能量管理技术与系统运行的经济性、高效性、环保性等息息相关，而随着售电侧市场的进一步开放以及综合能源服务的不断推广，综合能源系统内可能出现多利益主体共存的局面，因此，对含有多主体共存的综合能源系统能量管理方法进行研究具有重大的经济效益与社会意义。
[0003]能量管理技术实质是以系统整体的经济性、环保性或其他指标为优化目标，计及能量平衡、机组容量、爬坡能力等约束，通过协调各种能源设备的出力及购售电策略，实现系统经济高效运行的优化调度。综合能源系统的前身是微电网，前者与后者在能量管理方面的区别在于，微电网仅考虑电能的平衡及最优分配，而综合能源系统具有冷、热、电、气等多类型负荷，需要考虑不同能源设备之间的耦合关系以及不同购能策略之间的经济成本，制定最优的调度策略。/>[0004]目前，国内外学者对综合能源系统能量管理方法或者优化调度方法的研究已有初步成果。国外学者首先提出能源集线器的概念，将综合能源系统等效为二端口网络，用矩阵形式表达了综合能源系统内的各种能源转换关系，并建立了基于能源集线器的综合能源系统优化调度模型。而国内学者在此基础上提出了能源母线的概念，将综合能源系统的能量分配由不同的能源母线完成，进一步增强了系统的多能耦合特性，提高了能源利用率。之后有一些学者针对可再生能源出力不确定性问题，提出了多场景分析、鲁棒优化、区间优化等方法，有效地降低了不确定性对系统造成的影响，提高了可再生清洁能源的消纳率。
[0005]现有的研究大多是从整体最优的角度对综合能源系统进行优化，欠缺了对多利益主体并存场景的考虑，在追求整体最优的过程中可能导致某方利益严重受损，不利于综合能源系统内各主体的良性发展。

技术实现思路

[0006]针对当前大多数综合能源系统能量管理方法以集中优化为主，未考虑系统中不同利益主体存在的情况。本专利技术考虑了综合能源系统内各设备可能分属于不同的利益主体，以“源荷储”为线索将综合能源系统划分出综合能源代理(IEA)、储能代理(ESA)和用户集群
代理(UA)三个主体并建立相应的效益模型。然后设计了基于能量管理中心的多主体综合能源系统运行机制，实现各主体之间的能量流、经济流和信息流的有序传输。最后由能量管理中心提出基于系统不均衡度的协调式能量管理策略，可以有效保证各主体在追求自身效益最大的同时兼顾各方的收益均衡，并且提高系统的综合能源利用率。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0008]本专利技术提供一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法，包括以下步骤：
[0009]T1:将综合能源系统中的各个要素划分为综合能源代理、储能代理和用户集群代理三个代理后，对各代理分别进行利益分析；
[0010]T2:能量管理中心根据综合能源系统运行机制调控综合能源系统内的能量，实现各代理之间能量流传输、经济流传输和信息流传输的有序进行；
[0011]T3:能量管理中心基于综合能源代理模型、储能代理模型和用户代理模型分别计算出各代理的实际效益值；
[0012]T4:能量管理中心基于三个代理的实际效益值获取最优协调式能量管理策略；
[0013]T5:能量管理中心将最优协调式能量管理策略下发至各代理进行实施。
[0014]进一步优化方案为，所述综合能源代理包括能源生产设备和能量耦合设备；所述储能代理包括储能设备；所述用户代理包括综合能源系统内大量用户。
[0015]综合能源代理(Integrated Energy Agent，IEA)含有多种能源生产设备和能量耦合设备，如消耗天然气的燃气轮机，可以在发电的同时产生烟气余热，实现气-电-热的耦合；吸收式制冷机通过消耗热量以供应冷负荷，实现热-冷能的转化等。这些设备组成了综合能源系统源侧的代理，供应冷、热、电负荷需求，使得综合能源系统具有多能互补，能量梯级利用的特点。IEA作为能源网络与用户的中介，融合电、气、热、冷能为用户提供综合能源服务，负责运营和管理CCHP系统。通过丰富其能源服务来源，提高综合能源服务运营灵活性，降低能源成本，与用户签订需求响应合约等方式获取更高收益。其利益目标为通过协调CCHP机组组合以及外部网络购能策略最大化运营收益。IEA的运营成本包括购能成本、基础运维成本及需求响应补偿成本，收益来源于售电和售热价差。
[0016]储能代理(Energy Storage Agent，ESA)含有多种类型储能设备，可以实现综合能源系统内的多元负荷在时间序列上的转移，为系统提供稳定波动、削峰填谷、备用等服务。ESA的利益目标为通过协调各类型储能设备在不同时间段的充放能功率，实现低价充能高价放能，从而获利。ESA的成本包括从充能成本和基本运维成本，其收益来源于放能，即向用户售电能、热能的收益。
[0017]用户代理(User Agent，UA)聚集了综合能源系统内大量用户，含有冷、热、电三种类型负荷。根据综合能源系统的不同类型，各类负荷所占比例及负荷曲线特征有所差异。如居民区的综合能源系统，电负荷主要源于日常用电如照明、电子设备等家用电器；热负荷主要源于取暖、烧水等；冷负荷主要源于空调、冰箱制冷等。根据负荷的重要性可以具体分为敏感负荷、可中断负荷、可平移负荷及可替代负荷。其中，敏感负荷不可调控，其他可调控的负荷可以作为一种灵活性资源，用以削减负荷的峰谷差。UA可以通过光伏余电上网参与能源市场，降低用能成本。除此之外，丰富的需求响应方案也为用户提供了大量可选择的降本措施。UA的利益目标是通过光伏售出及采取一些列需求响应措施最小化自身用能成本，同
时保证一定的用能舒适度。
[0018]进一步优化方案为，能量流传输包括：综合能源代理通过自身拥有的能源生产设备或向用户代理购买光伏上网电量从而获取能量，综合能源代理直接从配能网络购买能量；储能代理在低价时段通过向综合能源代理购买能量进行充能行为，在高价时向用户代理卖出能量进行放能行为；用户代理中部分含有光伏的用户在满足自身负荷需求的前提下将多余的能量向综合能源代理售出；
[0019]信息流传输包括：综合能源代理作为卖方能量管理中心提交能源报价信息、机组信息及可再生能源预测出力情况；储能代理向能量管理中心提供储能设备信息；用户代理作为买方，需要对自身所代理的用户负荷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：T1:将综合能源系统中的各个要素划分为综合能源代理、储能代理和用户集群代理三个主体后，对各主体分别进行利益分析；T2:能量管理中心根据综合能源系统运行机制调控综合能源系统内的能量，实现各主体之间能量流传输、经济流传输和信息流传输的有序进行；T3:能量管理中心基于综合能源代理模型、储能代理模型和用户代理模型分别计算出各主体的实际效益值；T4:能量管理中心基于三个主体的实际效益值获取最优协调式能量管理策略；T5:能量管理中心将最优协调式能量管理策略下发至各主体进行实施。2.根据权利要求1所述的一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法，其特征在于，所述综合能源代理包括能源生产设备和能量耦合设备；所述储能代理包括储能设备；所述用户代理包括综合能源系统内大量用户。3.根据权利要求2所述的一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法，其特征在于，能量流传输包括：综合能源代理通过自身拥有的能源生产设备或向用户代理购买光伏上网电量从而获取能量，综合能源代理直接从配能网络购买能量；储能代理在低价时段通过向综合能源代理购买能量进行充能行为，在高价时向用户代理卖出能量进行放能行为；用户代理中部分含有光伏的用户在满足自身负荷需求的前提下将多余的能量向综合能源代理售出；信息流传输包括：综合能源代理作为卖方能量管理中心提交能源报价信息、机组信息及可再生能源预测出力情况；储能代理向能量管理中心提供储能设备信息；用户代理作为买方，需要对自身所代理的用户负荷以及其拥有的光伏出力进行预测，将预测信息及负荷响应参数提交能量管理中心；能量管理中心整合各方数据，基于最优协调式能量管理策略计算各机组出力值以及负荷调整量，将结果下发至各主体执行；经济流传输包括：综合能源代理向储能代理和用户集群代理售能获得收益，综合能源代理的成本来源于向用户集群代理或供能网络购能的费用，以及综合能源代理自身能源生产设备运维和排放的费用；储能代理向用户集群代理售能获得收益，储能代理的成本来源于向综合能源代理购能的费用，及基础运营和机组运维费用；用户集群代理向综合能源代理出售多余光伏电量获得收益，用户集群代理的成本来源
于满足用能需要的购能费用。4.根据权利要求3所述的一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法，其特征在于，T4具体步骤包括：T4.1：能量管理中心向整个综合能源系统收集信息数据；T4.2：能量管理中心基于整个综合能源系统的信息数据计算三个主体的理论最大效益值；T4.3：对储能代理、用户代理和综合能源代理进行优化并获取各主体优化后的实际效益值；T4.4：能量管理中心基于各主体的理论最大效益值和化后的实际效益值根据协调式能量管理模型计算系统效益不均衡度F；T4.5：若F不满足收敛条件则返回T4....

【专利技术属性】
技术研发人员：王海燕，任志超，叶强，程超，徐浩，邓盈盈，胥威汀，汪伟，
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：