面向弃风消纳的区域综合能源系统灵活性优化配置方法技术方案

本发明专利技术属于综合能源系统优化运行技术领域，特别涉及一种面向弃风消纳的区域综合能源系统灵活性优化配置方法。包括以下步骤：(1)确定能源枢纽的结构，包括能源传输设备、能源转换设备和能源存储设备，设置灵活性选项SW1；(2)根据典型日负荷与风电数据确定控制变量的上下限与控制变量初值；(3)设置目标函数选项SW2，根据步骤(2)的得到的控制变量初值以及上线限约束内，建立以运行成本、弃风惩罚成本和购售电成本最少为目标的优化配置模型；(4)在各设备的约束条件下，通过非线性规划求解方法求解优化配置模型的目标函数，得出区域综合能源系统优化运行方案。提高对弃风的消纳能力，提高能源使用效率，降低区域综合能源系统的运行费用。行费用。行费用。

【技术实现步骤摘要】
面向弃风消纳的区域综合能源系统灵活性优化配置方法


[0001]本专利技术属于综合能源系统优化运行
，特别涉及一种面向弃风消纳的区域综合能源系统灵活性优化配置方法。

技术介绍

[0002]大规模接入可再生能源给电力系统的灵活、可靠、经济运行带来了新的问题与挑战。可再生能源在一定程度上会影响电力系统的安全稳定运行，但可控性较强的可再生能源在一定情况下可以转化成灵活性资源，会对电力系统灵活性产生积极的作用。在保证可再生能源稳定出力的情况下，合适容量的可再生能源并网可以减少传统机组的出力，改善电力系统运行的状态，从而提高电力系统的调节能力。理论上，可再生能源的渗透率越高，系统所能提供的灵活性数量越多，但其所带来的不确定也越多，因此，可再生能源作为灵活性需求和作为灵活性资源时有转换条件或要求，如何保证不确定性和灵活性之间的平衡是有效利用可再生能源提高灵活性的重点。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种面向弃风消纳的区域综合能源系统灵活性优化配置方法，提高对弃风的消纳能力，提高能源使用效率，降低区域综合能源系统的运行费用。
[0004]本专利技术是这样实现的，一种面向弃风消纳的区域综合能源系统灵活性优化配置方法，包括以下步骤：
[0005](1)确定能源枢纽的结构，包括能源传输设备、能源转换设备和能源存储设备，设置灵活性选项SW1；
[0006](2)根据典型日负荷与风电数据确定控制变量的上下限与控制变量初值；
[0007](3)设置目标函数选项SW2，根据步骤(2)的得到的控制变量初值以及上线限约束内，建立以运行成本、弃风惩罚成本和购售电成本最少为目标的优化配置模型；
[0008](4)在各设备的约束条件下，通过非线性规划求解方法求解优化配置模型的目标函数，得出区域综合能源系统优化运行方案。
[0009]进一步地，步骤(2)中的数据包括风电出力数据以及典型日需求数据，通过步骤2确定控制变量的上下限与控制变量初值。
[0010]进一步地，步骤(3)各设备的优化配置模型包括：锅炉的电热转换模型为：
[0011]Q
eb
＝η
eb
·
P
eb
[0012]式中，Q
eb
为电锅炉供热功率；P
eb
为电锅炉的电功率；η
eb
为电锅炉的热效率；
[0013]热泵的热电转换系数COP的数学表达式为:
[0014][0015]式中，Q0为热泵从低品位热源吸收的能量；P
hp
为热泵的输入功率。
[0016]储热装置热量由CHP和电制热设备提供，根据综合能源系统需求侧变化及风电波动情况进行蓄热或放热，储热装置模型为：
[0017]R
s,t-R
s,t-1-Q
loss,t
＝Q
s,t
[0018]Q
loss,t
＝η
s
·
R
s,t-1
[0019][0020][0021]式中，R
s,t
表示在t时刻存储的总热量，Q
loss,t
表示在t时刻的热量损失，Q
s,t
是在t时刻吸热/放热的热量，η
s
表示损耗因子。
[0022]进一步地，步骤(3)中所述优化配置模型的目标函数为：
[0023][0024]F
chp
为CHP的运行成本：
[0025][0026]λ
chp
为煤耗价格，T表示总的时段数，n表示CHP的机组数，表示t时刻第i台CHP的煤耗量。
[0027]为弃风惩罚成本：
[0028][0029]为弃风的惩罚系数，m为风电机组数，是表示t时刻第j台风电机组的弃风量；
[0030]F
ex
为购售电成本：
[0031][0032]λ
ex,t
表示t时刻购售电价格，P
ex,t
表示t时刻与外电网功率。
[0033]进一步地，步骤(3)所述优化配置模型约束条件为：
[0034]电功率平衡约束：
[0035][0036]式中，表示在t时刻第j台风机实际的发电量，P
ex,t
表示外电网的交换电量，P
eb,t
表示在t时刻第k台电锅炉的耗电量；P
hp,t
表示在t时刻第h台热泵的耗电量，表示参与需求响应后的电负荷需求，表示t时刻网损；
[0037]热功率平衡约束：
[0038][0039]表示第k台电锅炉的产热量，分别表示第h台热泵的产热量，表示第g台
储热的吸放热量，参与需求响应后的热负荷需求，表示t时刻热损；
[0040]CHP热电耦合运行约束：
[0041][0042][0043]max(C
v
·
Q
chp,t
+P
chp,D
,C
m
·
Q
chp,t
+P
chp,C
)≤P
chp,t
≤(C
v
·
Q
chp,t
+P
chp,A
)
[0044]式中，P
chp,t
表示t时刻CHP的电功率和Q
chp,t
表示t时刻CHP的热功率；P
chp
表示CHP电功率的下限和表示CHP电功率的上限，Q
chp
表示CHP热功率的下限，表示CHP热功率的上限，C
v
以及C
m
为CHP的热电耦合参数。
[0045]风电出力约束：
[0046][0047]式中，为t时刻风电的预测发电量，为t时刻风电的实际发电量，两者之差为t时刻风电的弃风量：
[0048][0049]式中，为t时刻风电的弃风量。
[0050]储热约束：
[0051]储热装置的热平衡约束为：
[0052]R
s,t-R
s,t-1-Q
loss,t
＝Q
s,t
[0053]Q
loss,t
＝η
s
·
R
s,t-1
[0054][0055][0056]式中，R
s,t
表示在t时刻存储的总热量，Q
loss,t
表示在t时刻的热量损失，Q
s,t
是在t时刻吸热/放热的热量，η
s
表示损耗因子，R
s
表示储热存储热量的下限，表示储热存储热量的上限，Q
s
表示储热和放热的下限和表示储热和放热的上限；
[0057]热泵的容量约束为：
[0058][0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向弃风消纳的区域综合能源系统灵活性优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定能源枢纽的结构，包括能源传输设备、能源转换设备和能源存储设备，设置灵活性选项SW1；(2)根据典型日负荷与风电数据确定控制变量的上下限与控制变量初值；(3)设置目标函数选项SW2，根据步骤(2)的得到的控制变量初值以及上线限约束内，建立以运行成本、弃风惩罚成本和购售电成本最少为目标的优化配置模型；(4)在各设备的约束条件下，通过非线性规划求解方法求解优化配置模型的目标函数，得出区域综合能源系统优化运行方案。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的数据包括风电出力数据以及典型日需求数据，通过步骤2确定控制变量的上下限与控制变量初值。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)各设备的优化配置模型包括：锅炉的电热转换模型为：Q
eb
＝η
eb
·
P
eb
式中，Q
eb
为电锅炉供热功率；P
eb
为电锅炉的电功率；η
eb
为电锅炉的热效率；热泵的热电转换系数COP的数学表达式为:式中，Q0为热泵从低品位热源吸收的能量；P
hp
为热泵的输入功率。储热装置热量由CHP和电制热设备提供，根据综合能源系统需求侧变化及风电波动情况进行蓄热或放热，储热装置模型为：R
s,t-R
s,t-1-Q
loss,t
＝Q
s,t
Q
loss,t
＝η
s
·
R
s,t-11
式中，R
s,t
表示在t时刻存储的总热量，Q
loss,t
表示在t时刻的热量损失，Q
s,t
是在t时刻吸热/放热的热量，η
s
表示损耗因子。4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述优化配置模型的目标函数为：F
chp
为CHP的运行成本：λ
chp
为煤耗价格，T表示总的时段数，n表示CHP的机组数，表示t时刻第i台CHP的煤耗量。
为弃风惩罚成本：为弃风惩罚成本：为弃风的惩罚系数，m为风电机组数，是表示t时刻第j台风电机组的弃风量；F
ex
为购售电成本：λ
ex,t
表示t时刻购售电价格，P
ex,t
表示t时刻与外电网功率。5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述优化配置模型约束条件为：电功率平衡约束：式中，表示在t时刻第j台风机实际的发电量，P
ex,t
表示外电网的交换电量，P
eb,t
表示在t时刻第k台电锅炉的耗电量；P
hp,t
表示在t时...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙天贺，钱小毅，王宝石，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：