一种基于气热惯性的两阶段多备用配置方法、系统和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于气热惯性的两阶段多备用配置方法、系统和装置，属于综合能源系统领域。本申请的一种基于气热惯性的两阶段多备用配置方法，考虑到综合能源系统气热惯性功率支撑大小、连续投入时间、连续修正时间之间的复杂耦合关系，结合综合能源系统备用配置实际情况，构建综合能源系统气热惯性备用统一模型，综合考虑气惯性备用、热惯性备用、发电侧备用、需求侧备用，以两阶段调度周期内系统备用配置总成本最低作为综合能源系统备用配置的目标函数，同时纳入日前约束、日内约束、日前日内关联约束，对实际园区级综合能源系统进行备用配置优化，在保证系统可靠性水平的前提下，提升系统运行经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气热惯性的两阶段多备用配置方法、系统和装置
本专利技术涉及综合能源系统领域，具体涉及一种基于气热惯性的两阶段多备用配置方法、系统和装置。
技术介绍
近年来，世界能源危机、环境压力促使综合能源系统不断发展，其多能互补特性能够帮助提高能源利用效率、促进新能源消纳。但同时，综合能源多能耦合增加了系统运行复杂性，因此有必要深入研究综合能源系统备用配置优化问题，以应对系统运行的各类源荷不确定性。然而，目前技术集中于研究大电网备用配置，而研究综合能源备用配置的相关内容较少。考虑到大电网与综合能源系统均存在实际运行下供需不平衡的风险，既要合理保障系统运行的可靠性，又要考虑系统调度运行成本的经济性，有必要将大电网备用配置方法延伸至综合能源系统备用配置。因此，提出一种基于气热惯性的两阶段多备用配置方法、系统和装置。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种基于气热惯性的两阶段多备用配置方法、系统和装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于气热惯性的两阶段多备用配置方法，包括以下步骤：基于综合能源系统的备用配置和气热惯性因素构建备用模型；基于所述综合能源系统的备用配置成本，以总成本最低为目标构建目标函数；基于所述综合能源系统的运行约束构建日前约束；基于预测误差构成日内约束；基于日内源荷出力实际情况和日前成交备用容量进行调用的相关性约束，构建日前和日内的关联约束；根据所述备用模型、所述成本函数、所述日前约束、所述日内约束和所述关联约束对综合能源系统的备用配置进行优化。进一步地，所述气热惯性因素包括气热惯性功率支撑大小、连续投入时间和连续修正时间；所述备用模型为：其中，Rk为k时段气热惯性备用出力，Rmax为气热惯性备用出力上限，ok为k时段起气热惯性备用连续投入时间，max_ON为气热惯性备用最长连续投入时间，f1(Rk)表示气热惯性备用最长连续投入时间与备用出力的函数关系，为(k+ok)时段起气热惯性备用连续修正时间，min_OFF为气热惯性备用最短连续修正时间，f2(Rk,ok)表示气热惯性备用最短连续修正时间与备用出力、连续投入时间的函数关系。进一步地，f1(Rk)、f2(Rk,ok)的表达公式为：其中，Rmin、Rmax1、Rmax2、Rmax3、Rmax4、Rmax、(Ro)min、(Ro)max1、(Ro)max2、(Ro)max3、(Ro)max4、(Ro)max均为由综合能源系统气热惯性特征本身决定的常数值。进一步地，所述综合能源系统的备用配置包含气惯性备用、热惯性备用、发电侧备用和需求侧备用；所述目标函数为：其中，CGR(k)为k时段气惯性备用成本，为k时段气惯性备用价格，为k时段气惯性备用日前成交容量，为k时段天然气价格，为k时段气惯性备用日内实际投入容量，CHR(k)为k时段热惯性备用成本，为k时段热惯性备用价格，为k时段热惯性备用日前成交容量，为k时段热备用实际调用价格，为k时段热惯性备用实际投入容量，CSR(k)为k时段发电侧备用成本，为k时段发电侧备用价格，为k时段发电侧备用日前成交容量，为k时段电量价格，为k时段发电侧备用实际投入容量，CDR(k)为k时段需求侧备用成本，为k时段需求侧备用价格，为k时段需求侧备用日前成交容量，为k时段需求侧备用实际调用价格，为k时段需求侧备用实际投入容量。进一步地，所述日前约束包括功率平衡约束、外部电网输入约束、外部气网输入约束、气惯性备用约束、热惯性备用约束、发电侧备用约束和需求侧备用约束；所述功率平衡约束为：其中，为k时段综合能源系统电能分配系数，ηT为变压器效率，为k时段外部电网输入功率，为k时段光伏出力预测值，为热电联产机组电能产生效率，为k时段外部气网输入功率，为k时段电负荷预测值，ηEB为电锅炉效率，为热电联产机组热能产生效率，为k时段热负荷预测值；所述外部电网输入约束为：其中，为外部电网输入功率下限，为外部电网输入功率上限，为外部电网输入功率下爬坡率，Δk为一个时段的时间，为外部电网输入功率上爬坡率；所述外部气网输入约束为：其中，为外部电网输入功率下限，为外部电网输入功率上限，为外部电网输入功率下爬坡率，为外部电网输入功率上爬坡率；所述气惯性备用约束为：其中，为0-1变量，表示k时段气惯性投入备用，表示k时段气惯性不投入备用，为气惯性备用出力上限，为k时段起气惯性备用连续投入时间，max_ONG为气惯性备用最长连续投入时间，表示气惯性备用最长连续投入时间与备用出力的函数关系，为时段起气惯性备用连续修正时间，min_OFFG为气惯性备用最短连续修正时间，表示气惯性备用最短连续修正时间与备用出力、连续投入时间的函数关系；所述热惯性备用约束为:其中，为0-1变量，表示k时段热惯性投入备用，表示k时段热惯性不投入备用，为热惯性备用出力上限，为k时段起热惯性备用连续投入时间，max_ONH为热惯性备用最长连续投入时间，表示热惯性备用最长连续投入时间与备用出力的函数关系，为时段起热惯性备用连续修正时间，min_OFFH为热惯性备用最短连续修正时间，表示热惯性备用最短连续修正时间与备用出力、连续投入时间的函数关系；所述发电侧备用约束为:其中，为发电侧备用出力下限，为发电侧备用出力上限，为发电侧备用下爬坡率，为发电侧备用上爬坡率；所述需求侧备用约束为:其中，为0-1变量，表示k时段热惯性投入备用，表示k时段热惯性不投入备用，为需求侧备用出力下限，为需求侧备用出力上限，为一段时间内需求侧备用最长连续投入时间。进一步地，所述预测误差包括光伏预测误差、电负荷预测误差和热负荷预测误差；所述日内约束为：其中，为k时段系统实际光伏预测误差，为k时段系统实际电负荷预测误差，为k时段系统实际热负荷预测误差。进一步地，所述关联约束为：本专利技术的另一方面，提出一种基于气热惯性的两阶段多备用配置系统，所述系统包括：备用配置模块，用于计算综合能源系统的备用配置；成本调控模块，用于分析和调控综合能源系统的运行成本；日前约束模块，用于计算功率平衡约束、外部电网输入约束、外部气网输入约束、气惯性备用约束、热惯性备用约束、发电侧备用约束和需求侧备用约束；日内约束模块，用于计算光伏预测误差、电负荷预测误差和热负荷预测误差；日内约束模块，用于计算日内源荷出力实际情况和日前成交备用容量进行调用的相关性约束；执行模块，基于所述备用配置模块、所述成本调控模块、所述日前约束模块、所述日内约束模块和所述日内约束模块对综合能源系统的备用配置进行优化。本专利技术的第三方面，提出一种存储装置，其中存储有多条程序，所述程序用于由处理器加载并执行以实现权利要求1-7任一项所述的基于气热惯性的两阶段多备用配置方法。本专利技术的第四方面，提出一种处理装置，包括处理器，适于执行各条程序，所述程序由处理器加载并执行以实现权利要求1-7任一项所述的基于气热惯性的两阶段多备用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气热惯性的两阶段多备用配置方法，其特征在于，包括以下步骤：/n基于综合能源系统的备用配置和气热惯性因素构建备用模型；基于所述综合能源系统的备用配置成本，以总成本最低为目标构建目标函数；/n基于所述综合能源系统的运行约束构建日前约束；基于预测误差构成日内约束；基于日内源荷出力实际情况和日前成交备用容量进行调用的相关性约束，构建日前和日内的关联约束；/n根据所述备用模型、所述成本函数、所述日前约束、所述日内约束和所述关联约束对综合能源系统的备用配置进行优化。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于气热惯性的两阶段多备用配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于综合能源系统的备用配置和气热惯性因素构建备用模型；基于所述综合能源系统的备用配置成本，以总成本最低为目标构建目标函数；
基于所述综合能源系统的运行约束构建日前约束；基于预测误差构成日内约束；基于日内源荷出力实际情况和日前成交备用容量进行调用的相关性约束，构建日前和日内的关联约束；
根据所述备用模型、所述成本函数、所述日前约束、所述日内约束和所述关联约束对综合能源系统的备用配置进行优化。


2.根据权利要求1所述的基于气热惯性的两阶段多备用配置方法，其特征在于，所述气热惯性因素包括气热惯性功率支撑大小、连续投入时间和连续修正时间；
所述备用模型为：其中，Rk为k时段气热惯性备用出力，Rmax为气热惯性备用出力上限，ok为k时段起气热惯性备用连续投入时间，max_ON为气热惯性备用最长连续投入时间，f1(Rk)表示气热惯性备用最长连续投入时间与备用出力的函数关系，为(k+ok)时段起气热惯性备用连续修正时间，min_OFF为气热惯性备用最短连续修正时间，f2(Rk,ok)表示气热惯性备用最短连续修正时间与备用出力、连续投入时间的函数关系。


3.根据权利要求2所述的基于气热惯性的两阶段多备用配置方法，其特征在于，f1(Rk)、f2(Rk,ok)的表达公式为：



其中，Rmin、Rmax1、Rmax2、Rmax3、Rmax4、Rmax、(Ro)min、(Ro)max1、(Ro)max2、(Ro)max3、(Ro)max4、(Ro)max均为由综合能源系统气热惯性特征本身决定的常数值。


4.根据权利要求1所述的基于气热惯性的两阶段多备用配置方法，其特征在于，所述综合能源系统的备用配置包含气惯性备用、热惯性备用、发电侧备用和需求侧备用；
所述目标函数为：



其中，CGR(k)为k时段气惯性备用成本，为k时段气惯性备用价格，为k时段气惯性备用日前成交容量，为k时段天然气价格，为k时段气惯性备用日内实际投入容量，CHR(k)为k时段热惯性备用成本，为k时段热惯性备用价格，为k时段热惯性备用日前成交容量，为k时段热备用实际调用价格，为k时段热惯性备用实际投入容量，CSR(k)为k时段发电侧备用成本，为k时段发电侧备用价格，为k时段发电侧备用日前成交容量，为k时段电量价格，为k时段发电侧备用实际投入容量，CDR(k)为k时段需求侧备用成本，为k时段需求侧备用价格，为k时段需求侧备用日前成交容量，为k时段需求侧备用实际调用价格，为k时段需求侧备用实际投入容量。


5.根据权利要求1所述的基于气热惯性的两阶段多备用配置方法，其特征在于，所述日前约束包括功率平衡约束、外部电网输入约束、外部气网输入约束、气惯性备用约束、热惯性备用约束、发电侧备用约束和需求侧备用约束；
所述功率平衡约束为：其中，为k时段综合能源系统电能分配系数，ηT为变压器效率，为k时段外部电网输入功率，为k时段光伏出力预测值，为热电联产机组电能产生效率，为k时段外部气网输入功率，为k时段电负荷预测值，ηEB为电锅炉效率，为热电联产机组热能产生效率，为k时段热负荷预测值；

【专利技术属性】
技术研发人员：孙维佳，王琦，汤奕，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32