计及经济性和可靠性的区域综合能源系统优化配置方法技术方案

本发明专利技术涉及一种计及经济性和可靠性的区域综合能源系统优化配置方法，包括以下步骤：1)建立区域综合能源系统模型；2)获取设备状态转移时序性模型；3)构建双层优化配置模型；4)对双层优化配置模型进行多目标求解，得到计及经济性和可靠性因素的区域综合能源系统多目标优化配置方案并执行。与现有技术相比，本发明专利技术具有考虑经济性和可靠性、实用性强、精确性高、可靠性量化等优点。

【技术实现步骤摘要】
计及经济性和可靠性的区域综合能源系统优化配置方法
本专利技术涉及电力系统规划
，尤其是涉及一种计及经济性和可靠性的区域综合能源系统优化配置方法。
技术介绍
区域综合能源系统位于能源消费的终端环节，其以微网作为主要构成形式，有助于实现多能互补，提高能源利用率，区域综合能源系统的优化配置是实现其安全、可靠、经济供能的重要环节。近年来，国内外研究人员在区域综合能源系统优化配置方面已开展了较多的研究，然而，现有的研究主要针对降低系统成本、降低碳排放量、提升可再生能源利用率等方面，而对区域综合能源系统的可靠性方面的研究仅处于起步阶段。在涉及可靠性问题的区域综合能源系统优化配置方面，现有的研究所提出的方法大多采用传统的状态枚举法或非序贯蒙特卡洛模拟法对供能不足期望值指标进行量化，并通过添加相应约束条件的方式提升配置方案的可靠性。上述方法在优化配置模型中加入了可靠性约束，能够确保产生的配置方案满足相应的可靠性要求。然而，仅在约束条件中考虑系统的可靠性容易使配置方案偏向于保守，从而造成冗余设备的增加和过度投资等问题；另一方面，单目标优化配置方法的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及经济性和可靠性的区域综合能源系统优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)建立区域综合能源系统模型：对区域综合能源系统进行描述，并分别对区域综合能源系统中的能量转换设备和储能设备建立线性化数学模型；/n2)获取设备状态转移时序性模型：在区域综合能源系统中，对于各能量转换设备状态变化的正常-故障-修复循环往复过程，分别建立基于马尔可夫过程的设备状态转移时序性模型，并采用序贯蒙特卡洛抽样生成设备故障状态序列；/n3)构建双层优化配置模型：上层规划模型根据系统的经济性和可靠性目标进行优化配置，其确定的配置方案作为下层优化运行模型的输入条件；下层优化运行模型在上层规划模型确定的配置方...

【技术特征摘要】
1.一种计及经济性和可靠性的区域综合能源系统优化配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)建立区域综合能源系统模型：对区域综合能源系统进行描述，并分别对区域综合能源系统中的能量转换设备和储能设备建立线性化数学模型；
2)获取设备状态转移时序性模型：在区域综合能源系统中，对于各能量转换设备状态变化的正常-故障-修复循环往复过程，分别建立基于马尔可夫过程的设备状态转移时序性模型，并采用序贯蒙特卡洛抽样生成设备故障状态序列；
3)构建双层优化配置模型：上层规划模型根据系统的经济性和可靠性目标进行优化配置，其确定的配置方案作为下层优化运行模型的输入条件；下层优化运行模型在上层规划模型确定的配置方案基础上，通过优化运行获取系统的最优可靠性和对应的运营成本，为上层规划模型规划方案的迭代改进提供依据；
4)对双层优化配置模型进行多目标求解：上层规划模型采用NSGA-II算法进行多目标求解；下层优化运行模型以每天为一个运行周期，将整个模拟周期划分为多个阶段，并采用线性规划算法分别对各阶段进行求解，最终得到计及经济性和可靠性因素的区域综合能源系统多目标优化配置方案并执行。


2.根据权利要求1所述的一种计及经济性和可靠性的区域综合能源系统优化配置方法，其特征在于，所述的步骤1)中，区域综合能源系统中包含能量转换设备、发电设备和储能设备，所述的能量转换设备包括热电联供系统、燃气锅炉、电锅炉、吸收式制冷机和压缩式制冷机，所述的发电设备包括分布式光伏和风机，所述的储能设备包括蓄电池、储热设备和储冷设备，所述的热电联供系统通过消耗天然气产生电能和热能，区域综合能源系统的热能由热电联供系统、燃气锅炉和/或电锅炉提供，冷能由吸收式制冷机和电制冷机分别从电能和热能转化提供，电能由向外部电网购电、热电联供系统、光伏和/或风机提供。


3.根据权利要求2所述的一种计及经济性和可靠性的区域综合能源系统优化配置方法，其特征在于，所述的热电联供系统包括燃气轮机和余热锅炉两部分，其线性化数学模型的表达式为：



其中，NGT为安装的燃气轮机数量，γGT,iGT(t)、分别为第iGT台燃气轮机在t时刻消耗天然气的速率和发电功率，为第iGT台燃气轮机的发电效率，λgas为天然气的热值，NRB为安装的余热回收锅炉数量，为t时刻第iGT台燃气轮机产生的热功率，为第iRB台余热锅炉的回收效率。


4.根据权利要求2所述的一种计及经济性和可靠性的区域综合能源系统优化配置方法，其特征在于，当热负荷的需求大于热电联供系统所能提供的最大热负荷时，则由燃气锅炉和电锅炉参与提供热负荷，燃气锅炉和电锅炉的线性化数学模型的表达式为：



其中，γGB,iGB(t)、分别为第iGB台燃气锅炉在t时刻消耗天然气的速率和输出的热功率，为第iGB台燃气锅炉的热转换效率，分别为第iEB台电锅炉在t时刻消耗的电功率和输出的热功率，为第iEB台电锅炉的转换效率。


5.根据权利要求2所述的一种计及经济性和可靠性的区域综合能源系统优化配置方法，其特征在于，所述的吸收式制冷机和电制冷机的线性化数学模型的表达式为：



其中，分别为第iAC台吸收式制冷机在t时刻消耗的热功率和输出的冷功率(kW)，分别为第iEC台电制冷机在t时刻消耗的电功率和输出的冷功率(kW)，分别为第iAC台吸收式制冷机和第iEC台电制冷机的热-冷转换效率和电-冷转换效率。


6.根据权利要求2所述的一种计及经济性和可靠性的区域综合能源系统优化配置方法，其特征在于，所述的区域综合能源系统中，光伏和风机等效为一种需求量为负值的可削减负荷，则其线性化数学模型的表达式为：



其中，分别为t时刻光伏和风机的归一化出力曲线值，cPV,iPV、cWT,iWT分别为第iPV台光伏和第iWT台风机的安装容量，分别为第iPV台光伏和第iWT台风机在t时刻的实际出力；
在区域综合能源系统中，采用广义储能动态通用模型对储能设备进行建模，以储能设备内储存的能量作为状态变量，以储能设备的充放能功率作为控制变量，通过各时段间的相互递推获取整个运行过程中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：边晓燕，史越奇，徐波，林顺富，赵健，王小宇，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31