高耗能园区与电网交替并行协同优化调度方法技术

一种高耗能园区与电网交替并行协同优化调度方法，属于综合能源系统运行与控制技术领域，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
高耗能园区与电网交替并行协同优化调度方法


[0001]本专利技术属于电网运行
，尤其涉及一种高耗能园区与电网交替并行协同优化调度方法。

技术介绍

[0002]园区级综合能源系统由燃气轮机机组、分布式电源设备、辅助供能设备和储能设备构成，燃气轮机机组通过燃烧天然气产生电能，余热通过余热锅炉收集起来，余热通过吸收式制冷机制冷可以供给冷负荷使用，通过换热装置制热可以供给热负荷使用，冷热电联供系统内的蓄冷装置、蓄热装置和蓄电装置可以存储系统内剩余的冷能、热能和电能。通过对燃气轮机产生的余热进行充分利用，能够最大限度的提高系统的多种能源利用效率。
[0003]传统配电网的管理模式较为落后，存在对人工调节的依赖性大、自动化水平差、难以拓展功能等问题，难以适应分布式电源接入量逐渐提升及配电网电负荷不断增长的需要将冷热电联供型园区接入主动配电网，研究冷热电联供型
[0004]高耗能园区和配电网的经济优化调度对于实际工程项目具有重要的理论指导意义。
[0005]目前，有以下两个待进一步探究的问题：
①
虽然园区和电网分别以不同的利益主体进行建模，但求解时首先以电网的经济性为优先进行一次协调，随后多园区综合能源系统以自身经济性为目标进行二次协调，这种方式无法实现多园区和电网的并行求解；
②
MCIES多主体分散协调调度中考虑的利益主体不全面，未考虑电网和园区间的利益分配问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种高耗能园区与电网交替并行协同优化调度方法，其为考虑网络安全约束的高耗能园区综合能源系统与电网并行分解协同优化调度，能够更有效和可靠的进行电网和综合能源系统群之间的协调控制，为综合能源系统协调控制提供技术依据和实用方法。该方法针对园区综合能源系统群与电网两个不同的利益主体，搭建区域层和局域层协调框架，建立分解协调控制模型，通过并行交替方向乘子法确定最优策略集，实现电网和园区综合能源系统群的经济稳定运行。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，包括：
[0008]建立发电机组、分布式电源、储能及其他设备的出力模型及负荷预测模型。
[0009]针对已经建立好的出力模型及负荷预测模型，分别对园区侧电、热负荷及光伏出力及电网侧风力发电机组进行日前预测，作为各园区与电网协同优化调度的基础数据。
[0010]建立园区综合能源系统群与电网并行分解协同优化框架。
[0011]在协同优化框架的基础上，建立考虑网络安全约束的高耗能园区综合能源系统与电网并行分解协同优化调度模型。
[0012]在协同优化调度模型的基础上，建立基于并行交替方向乘子法的求解流程。
[0013]针对基于并行交替方向乘子法的求解流程，建立高耗能园区综合能源系统与电网并行分解协同优化调度Matlab平台求解互动流程。
[0014]进一步地，(最后一步)对高耗能园区综合能源系统与电网并行分解协同优化调度策略有效性进行仿真分析，验证分层协调的园区综合能源系统群与电网的分解协调策略能够实现园区综合能源系统群与电网的稳定经济运行。
[0015]进一步地，所述建立园区综合能源系统群与电网并行分解协同优化框架包括：建立分层分解优化模型来实现电网与园区综合能源系统群的分解协同优化控制：区域层为电网与高耗能园区群的分解协调控制、局域层为高耗能园区的独立优化控制。
[0016]区域层模型以电网侧售电收益最大及最大化接纳风电和高耗能园区群综合运行成本最小为目标函数，确定电网与高耗能园区群的最佳交互功率调度计划；局域层以各独立园区运行成本最小为目标函数，决策各园区中各分布式能源及其他设备的出力。
[0017]进一步地，所述建立考虑网络安全约束的高耗能园区综合能源系统与电网并行分解协同优化调度模型包括：
[0018]步骤1、确定决策变量。
[0019]步骤2、建立区域层及局域层目标函数。
[0020]步骤3、电网根据自身效益制定机组处理计划并下发给各园区；各园区结合自身的生产计划，选定电、热负荷模型及收益函数，在保证自身效益最大化的基础上向电网侧上报可平移负荷、可削减负荷及可改变负荷的量。
[0021]步骤4、电网侧汇总各户的情况之后，根据自身效益重新制定发电机组出力计划，并下发给用户，用户继续对自己的收益函数寻优，再次与电网互动。
[0022]步骤5、重复步骤3和4，直至所有优化对象不再发生改变。
[0023]进一步地，所述建立基于并行交替方向乘子法的求解流程包括：
[0024]初始化数：拉格朗日乘子初值和惩罚系数、耦合变量初值、原始残差和对偶残差允许值。
[0025]电网和高耗能园区群根据上次迭代所求的期待交互功率与其对端主体的期待交互功率计算本轮迭代的平均期待交互功率，得到本区域优化决策变量。
[0026]判断是否满足收敛条件或是否达到最大迭代次数，如否，则对对偶变量进行更新，重复上述操作，直至收敛达到最大迭代次数。
[0027]进一步地，所述建立高耗能园区综合能源系统与电网并行分解协同优化调度Matlab平台求解互动流程包括：
[0028]输入初始数据并设置参数，包括各园区典型日热电负荷曲线、园区电价、机组运行参数。
[0029]电网及园区群子优化问题并行计算。
[0030]耦合变量交换。
[0031]收敛判断；根据式判断算法是否收敛，若收敛，停止计算。
[0032]平均值变量更新。
[0033]乘子变量更新，进行下一步的迭代计算。
[0034]下层算法：利用非线性规划求解方法求解园区群的效益，并将优化后的结果上报给电网调度中心，所有园区均参与优化求解，则结束流程。
[0035]进一步地，园区综合能源系统群与电网通过电能的互动进行协同优化控制。
[0036]进一步地，建立区域层与局域层协同优化控制模型与互动模型来实现对园区综合能源系统群与电网的最优调度策略。
[0037]进一步地，分层协同优化控制模型中，区域调度层电网根据各园区提供的购售电价格、出力上下限等信息与电网中其他发电公司进行联合调度，以电网公司效益最大化为目标确定发电计划。各园区还需根据发电计划、分布式电源出力以及自身负荷预测数据以运行成本最小化为目标进行二次协调。
[0038]区域调度侧收益函数：
[0039]电网侧：
[0040][0041][0042]maxF＝λ1F1‑
λ2F2[0043]式中：F1为电网对园区售能收益；为负荷曲线的标准差；λ1、λ2分别为各自的权力系数为园区与电网交互电量；当时，电网向园区i输出电功率，时，园区向电网输出电功率；m为不同的工业园区；α、β和χ分别为不同时段；为不同时段的园区购售电价格；为系统t时刻负荷；为全天系统平均负荷；为t时刻风电预测出力；为t时刻弃凤电量。
[0044]园区群侧：
[0045]minF
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.高耗能园区与电网交替并行协同优化调度方法，其特征在于，包括：建立发电机组、分布式电源、储能及其他设备的出力模型及负荷预测模型；针对已经建立好的出力模型及负荷预测模型，分别对园区侧电、热负荷及光伏出力及电网侧风力发电机组进行日前预测，作为各园区与电网协同优化调度的基础数据；建立园区综合能源系统群与电网并行分解协同优化框架；在协同优化框架的基础上，建立考虑网络安全约束的高耗能园区综合能源系统与电网并行分解协同优化调度模型；在协同优化调度模型的基础上，建立基于并行交替方向乘子法的求解流程；针对基于并行交替方向乘子法的求解流程，建立高耗能园区综合能源系统与电网并行分解协同优化调度Matlab平台求解互动流程。2.根据权利要求1所述的高耗能园区与电网交替并行协同优化调度方法，其特征在于：对高耗能园区综合能源系统与电网并行分解协同优化调度策略有效性进行仿真分析，验证分层协调的园区综合能源系统群与电网的分解协调策略能够实现园区综合能源系统群与电网的稳定经济运行。3.根据权利要求1所述的高耗能园区与电网交替并行协同优化调度方法，其特征在于：所述建立园区综合能源系统群与电网并行分解协同优化框架包括：建立分层分解优化模型来实现电网与园区综合能源系统群的分解协同优化控制：区域层为电网与高耗能园区群的分解协调控制、局域层为高耗能园区的独立优化控制；区域层模型以电网侧售电收益最大及最大化接纳风电和高耗能园区群综合运行成本最小为目标函数，确定电网与高耗能园区群的最佳交互功率调度计划；局域层以各独立园区运行成本最小为目标函数，决策各园区中各分布式能源及其他设备的出力。4.根据权利要求1所述的高耗能园区与电网交替并行协同优化调度方法，其特征在于：所述建立考虑网络安全约束的高耗能园区综合能源系统与电网并行分解协同优化调度模型包括：步骤1、确定决策变量；步骤2、建立区域层及局域层目标函数；步骤3、电网根据自身效益制定机组处理计划并下发给各园区；各园区结合自身的生产计划，选定电、热负荷模型及收益函数，在保证自身效益最大化的基础上向电网侧上报可平移负荷、可削减负荷及可改变负荷的量；步骤4、电网侧汇总各户的情况之后，根据自身效益重新制定发电机组出力计划，并下发给用户，用户继续对自己的收益函数寻优，再次与电网互动；步骤5、重复步骤3和4，直至所有优化对象不再发生改变。5.根据权利要求1所述的高耗能园区与电网交替并行协同优化调度方法，其特征在于：所述建立基于并行交替方向乘子法的求解流程包括：初始化数：拉格朗日乘子初值和惩罚系数、耦合变量初值、原始残差和对偶残差允许值；电网和高耗能园区群根据上次迭代所求的期待交互功率与其对端主体的期待交互功率计算本轮迭代的平均期待交互功率，得到本区域优化决策变量；判断是否满足收敛条件或是否达到最大迭代次数，如否，则对对偶变量进行更新，重复
上述操作，直至收敛达到最大迭代次数。6.根据权利要求1所述的高耗能园区与电网交替并行协同优化调度方法，其特征在于：所述建立高耗能园区综合能源系统与电网并行分解协同优化调度Matlab平台求解互动流程包括：输入初始数据并设置参数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶鹏，屈科明，关多娇，刘思奇，杨硕，王士元，王枫淇，李天岳，魏靖晓，张政斌，杨宏宇，王子赫，邵旸棣，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：