一种基于多能源综合利用的区域用能系统替代优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多能源综合利用的区域用能系统替代优化方法，包括建立能源站日前优化运行目标函数；优化运行约束条件；对已建模型中出现的非线性变量，分别采取相应的方法进行线性化；将优化求解问题转化为数学问题进行求解。本发明专利技术针对多能源站间多能互补和终端用能替代，为终端用能替代系统的推广建设提供了一定的理论指导。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多能源综合利用的区域用能系统替代优化方法
本专利技术涉及用能系统替代优化领域，特别是涉及一种多能源综合利用的区域终端用能替代优化技术方法。
技术介绍
能源是经济发展的基础，随着工业生产和社会经济的迅速发展，能源消费量急剧增加，出现了一系列环境问题，如全球变暖、大气污染等。节能减排是全世界应对气候变化的迫切需求，为了减小能源消费对环境的影响，需要进一步减少化石能源的消耗量，增加清洁可再生能源的开发利用效率。然而，可再生能源如太阳能、风能都具有间歇性和波动性等特点，在发电入网时存在接入困难、成本高且难以控制等缺点，且会对电网电能质量和可靠性产生不利影响。因此，如何提高可再生能源的消纳比例，实现可再生能源的高效利用，保证电力系统安全、低碳、稳定、高效、经济运行，是目前急需解决的问题。针对该问题，考虑将分布式能源与传统能源系统相结合，形成多能源系统，协同运行多种形式能源，发挥不同能源的优势和潜能，实现资源的优化配置和可再生能源利用的最大化。
技术实现思路
本申请提供了一种基于多能源综合利用的区域用能系统替代优化方法，以解决可再生能源消纳比例较低，并高效利用可再生能源，保证电力系统安全、低碳、稳定、高效、经济运行。本申请提供了一种基于多能源综合利用的区域用能系统替代优化方法，包括建立能源站日前优化运行目标函数；优化运行约束条件；对已建模型中出现的非线性变量，进行线性化处理；将优化求解问题转化为数学问题进行求解；其中，所述建立能源站日前优化运行目标函数，其中优化是以选择不同参数来分别计算综合能源系统运行费用，并将综合能源系统费用最低的对应参数作为最终运行目标函数；所述目标函数中的不确定性变量是配置光伏发电的能源站的光伏出力，主要体现在电能平衡约束中，其中，x为所述CCHP机组、所述燃气锅炉、热泵、电制冷以及储能设备的出力大小，X为各设备的出力范围，w为光伏出力大小，W为光伏出力的误差范围，CF，o、CE，o、CS，o、CM，o、CR，o为燃料费、电费、启停费、维护费、需求响应收益，o代表能源站，Ns为能源站数，T为单日优化总时段数，Δt为单位优化运行时段时长，cf为天然气单价，cE(t)和为每千瓦时购电和售电费，CCCHP，o和cGB，o为CCHP机组和燃气锅炉的启停费用，cR为每千瓦时电负荷参与需求响应收益，PL，e，o(t)为t时段预测电负荷，PR，e，o(t)为t时段需求响应后实际电负荷；所述优化运行约束条件，具体包括能源站设备运行约束、能源站能量平衡约束、市电联络线最大功率约束以及需求响应约束；所述能源站设备运行约束，包括：CCHP机组运行约束的出力上下限约束、最小启停时间约束、最大上下爬坡速率约束以及溴化锂制冷和余热锅炉余热回收量的约束；具体为，所述CCHP机组中溴化锂吸收式制冷输入热能小于同时刻燃气轮机的余热锅炉产热量，PWHB，h(t)-PLRh(t)≥0；其中，PCCHP，e为CCHP机组最小限制电出力功率，为CCHP机组最大电出力功率，为到t时段CCHP机组已经开机的时间，为到t时段CCHP机组已经关机的时间，和TCCHP为CCHP机组最小开机和关机时间，和为CCHP机组的最大上坡爬坡速率和下坡爬坡速率；燃气锅炉运行约束的出力上下限约束、最小启停时间约束、最大上下爬坡速率约束；具体为，其中，PGB，h为燃气锅炉最小限制热出力功率，为燃气锅炉最大热出力功率，为到t时段燃气锅炉已经开机的时间，为到t时段燃气锅炉已经关机的时间，和TGB为燃气锅炉小开机和关机时间，和为燃气锅炉的最大上坡爬坡速率和下坡爬坡速率；热泵和电制冷的额定出力约束；具体为，所述热泵和所述电制冷出力小于额定出力，其中，为热泵额定功率，为电制冷额定功率；综合能源系统运行中，电、热、冷多种储能设备需满足荷电状态约束、最大充能功率约束、最大方能功率约束和始末能量约束；具体为，电储能，热储能、冷储能的荷电状态约束为，电储能、热储能，冷储能的最大充、放能功率约束为，电储能、热储能、冷储能的始末能量约束为，其中，和为电储能的最大和最小荷电状态，和为热储能的最大和最小荷电状态，和为冷储能的最大和最小荷电状态，为电储能、热储能、冷储能的最大容量，EES(t)、EHS(t)、ECS(t)为电储能、热储能、冷储能在t时段的容量，为电储能、热储能、冷储能的最大充能倍率，为电储能、热储能、冷储能的最大放能倍率，EES(0)、EHS(0)、ECS(0)为电储能、热储能、冷储能在当天开始时段储能初始容量，EES(T)、EHS(T)、ECS(T)为电储能、热储能、冷储能在当天结束时段储能最终容量；所述能源站能量平衡约束，具体为满足用户电热冷负荷需求；ΔPe，o(t)＝PCCHP，e，o(t)+PPV，e，o(t)-PER，e，o(t)-PHP，e，o(t)+ΔPh，o(t)＝PCCHP，h，o(t)+PGB，h，o(t)+PHP，h，o(t)-其中，ΔPe，o(t)、ΔPh，o(t)、ΔPc，o(t)为t时段能源站o的电、热、冷不平衡功率；所述市电联络线与所述综合能源系统功率，满足所述综合能源系统运行中，从电网购电向电网售电的最大功率，其中，分别为从电网购电最大功率和向电网售电最大功率；所述需求响应约束过程中可平移电负荷需满足，其中，Pdr(t)为参与需求响应后t时段电负荷功率，Ddr为优化运行当天预测电负荷量，和为t时段电负荷的最小、最大用电需求；所述线性化处理包括CCHP机组模型线性化或燃气锅炉模型线性化处理；所述CCHP机组模型线性化包括：CCHP天然气输入量-电出力非线性变量分段线性化；βi＝FCCHP，g(PCCHP，e，i)-PCCHP，e，iαiPCCHP，e，iBi(t)≤PCCHP，ei(t)≤PCCHP，e，i+1Bi(t)其中，αi和βi分别为所述CCHP机组出力曲线分段线性化参数，U(t)和Bi(t)为分段线性化引入的0-1变量参数；CCHP机组上下爬坡速率约束线性化；CCHP机组最小启停时间线性化；所述燃气锅炉模型线性化包括：燃气锅炉上下爬坡速率约束线性化；燃气锅炉最小启停时间线性化；所述综合能源系统的鲁棒优化模型为混合整数非线性规划，其中，x为所述CCHP机组、所述燃气锅炉、热泵、电制冷以及储能设备的出力大小，O代表能源站，w为光伏出力大小；优化求解选用MATLAB+Yalmip+G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多能源综合利用的区域用能系统替代优化方法，其特征在于，包括：/n建立能源站日前优化运行目标函数；/n优化运行约束条件；/n对已建模型中出现的非线性变量，进行线性化处理；/n将优化求解问题转化为数学问题进行求解。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多能源综合利用的区域用能系统替代优化方法，其特征在于，包括：
建立能源站日前优化运行目标函数；
优化运行约束条件；
对已建模型中出现的非线性变量，进行线性化处理；
将优化求解问题转化为数学问题进行求解。


2.根据权利要求1所述的一种基于多能源综合利用的区域用能系统替代优化方法，其特征在于，所述建立能源站日前优化运行目标函数，其中优化是以选择不同参数来分别计算综合能源系统运行费用，并将综合能源系统费用最低的对应参数作为最终运行目标函数。


3.根据权利要求1所述的一种基于多能源综合利用的区域用能系统替代优化方法，其特征在于，所述目标函数中的不确定性变量是配置光伏发电的能源站的光伏出力，主要体现在电能平衡约束中，


















其中，x为所述CCHP机组、所述燃气锅炉、热泵、电制冷以及储能设备的出力大小，X为各设备的出力范围，w为光伏出力大小，W为光伏出力的误差范围，CF，o、CE，o、CS，o、CM,o、CR,o为燃料费、电费、启停费、维护费、需求响应收益，o代表能源站，Ns为能源站数，T为单日优化总时段数，Δt为单位优化运行时段时长，cf为天然气单价，cE(t)和为每千瓦时购电和售电费，cCCHP,o和cGB,o为CCHP机组和燃气锅炉的启停费用，cR为每千瓦时电负荷参与需求响应收益，PL，e，o(t)为t时段预测电负荷，PR，e，o(t)为t时段需求响应后实际电负荷。


4.根据权利要求1所述的一种基于多能源综合利用的区域用能系统替代优化方法，其特征在于，所述优化运行约束条件包括能源站设备运行约束、能源站能量平衡约束、市电联络线最大功率约束以及需求响应约束；
所述能源站设备运行约束，包括：
CCHP机组运行约束的出力上下限约束、最小启停时间约束、最大上下爬坡速率约束以及溴化锂制冷和余热锅炉余热回收量的约束；
所述CCHP机组中溴化锂吸收式制冷输入热能小于同时刻燃气轮机的余热锅炉产热量，









PWHB，h(t)-PLR，h(t)≥0；
其中，PCCHP,e为CCHP机组最小限制电出力功率，为CCHP机组最大电出力功率，为到t时段CCHP机组已经开机的时间，为到t时段CCHP机组已经关机的时间，和TCCHP为CCHP机组最小开机和关机时间，和为CCHP机组的最大上坡爬坡速率和下坡爬坡速率；
燃气锅炉运行约束的出力上下限约束、最小启停时间约束、最大上下爬坡速率约束；









其中，PGB,h为燃气锅炉最小限制热出力功率，为燃气锅炉最大热出力功率，为到t时段燃气锅炉已经开机的时间，为到t时段燃气锅炉已经关机的时间，和TGB为燃气锅炉小开机和关机时间，和为燃气锅炉的最大上坡爬坡速率和下坡爬坡速率；
热泵和电制冷的额定出力约束；
所述热泵和所述电制冷出力小于额定出力，
其中，为热泵额定功率，为电制冷额定功率；
综合能源系统运行中，电、热、冷多种储能设备需满足荷电状态约束、最大充能功率约束、最大方能功率约束和始末能量约束；
电储能，热储能、冷储能的荷电状态约束为，


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【专利技术属性】
技术研发人员：严玉廷，张子昊，苏适，杨洋，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53