一种基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，用于对园区综合能源系统进行调度，调度的步骤为：确定包括电负荷、热负荷、冷负荷以及气负荷的园区综合能源系统的耦合设备以及耦合关系；将园区综合能源系统中的主要负荷分为基础负荷以及柔性负荷；依据高峰时段的电价、低谷时段的电价以及平时时段的电价，设置柔性负荷的调度计划；采用园区综合能源系统的运行成本的最小值作为目标函数；根据园区的用能负荷的用能需求和用能满意度对柔性负荷的调度过程进行补偿和约束并计算补偿的成本；基于主要负荷的分类，根据柔性负荷的不同响应建立调度模式。本发明专利技术的调度方法可以使得园区内的用能费用达到最低。使得园区内的用能费用达到最低。使得园区内的用能费用达到最低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法


[0001]本专利技术属于能源系统的优化领域，具体涉及一种基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法。

技术介绍

[0002]随着化石能源的逐渐枯竭、环境污染的日益严重，为了缓解传统电网的供电压力、转变能源结构，风电并网的规模日益增大。为了解决电力系统、热力系统和天然气系统等子系统单独设计和运行而造成的能源利用率低的问题，“能源互联网”的概念被提出，基于电力、热力和天然气供能的综合能源系统是典型的用户侧用能形态。
[0003]电储能的出现促进了新能源的消纳。现有存储风能的方式中，除抽水蓄能外，存在存储容量有限、经济性不足、无法大规模使用等问题。由于电转气(P2G)技术的发展，可以实现电能以天然气的方式大规模存储，各种形式的能源在生产、传输、使用等阶段的耦合作用也越来越强。目前对于电热耦合的综合能源系统研究非常全面，然而对于电、热、冷、气综合能源系统的研究较少。现有的园区综合能源调度方法中，对能源的利用率不高，也无法达到最优的资源配置。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，提供一种用于对园区综合能源系统进行调度的方法，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，用于对园区综合能源系统进行调度，其特征在于，包括如下步骤：确定耦合关系，确定包括电负荷、热负荷、冷负荷以及气负荷的园区综合能源系统的耦合设备以及耦合关系；负荷分类，将园区综合能源系统中的主要负荷分为基础负荷以及柔性负荷；设置调度计划，依据高峰时段的电价、低谷时段的电价以及平时时段的电价，设置柔性负荷的调度计划；建立目标函数，采用园区综合能源系统的运行成本的最小值作为目标函数；计算调度的补偿成本，根据园区的用能负荷的用能需求和用能满意度对柔性负荷的调度过程进行补偿和约束并计算补偿的成本；建立调度模式，基于主要负荷的分类，根据柔性负荷的不同响应，建立调度模式；其中，柔性负荷包括可平移负荷、可削减负荷以及可转移负荷。
[0006]本专利技术提供的基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，还可以具有这样的特征，其中，耦合设备包括电热耦合设备、电冷耦合设备、电气耦合设备以及热冷耦合设备，电热耦合设备包括燃气轮机以及燃气锅炉，电冷耦合设备包括电制冷机，电气耦合设备包括电转气设备，热冷耦合设备包括溴化锂机组。
[0007]本专利技术提供的基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，还可以具有这样的特征，其中，燃气轮机产生的热量Q
MT
(t)与输出电功率P
e
(t)之间的关系为：
[0008][0009]式中，η
e
为燃气轮机的发电效率，η1为燃气轮机的热损失系数，燃气轮机消耗的天然气量V
MT
(t)表示为：
[0010][0011]式中，L
NG
为天然气的低位热值，Δ(t)为时间步长，
[0012]燃气锅炉的供热量Q
GB
和额定供热量R
GB
为之间的关系为：
[0013]Q
GB
＝R
GB
η
GB
[0014]式中，η
GB
为锅炉的热效率，
[0015]燃气锅炉消耗的天然气量V
GB
(t)表示为：
[0016][0017]电转气设备注入的电功率P
P2G
与输出天然气流量f
P2G
之间的关系为：
[0018][0019]式中，η
P2G
为电转气设备的转换效率，H
G
为天然气热值，
[0020]储气设备的约束条件为：
[0021]W(t)＝W(t-1)+(Q
c
(t)-Q
d
(t))Δ(t)
[0022]0≤W(t)≤W
max
[0023][0024][0025]C
c
(t)+C
d
(t)≤1
[0026]W(0)＝W(T)
[0027]式中，W(t)为t时段储气设备的储气量；W
max
为储气设备的最大储气量；Q
c
(t)、Q
d
(t)分别为t时段储气设备的储气、放气速率；分别为t时段储气设备的储气、放气速率；分别为储气设备的储气、放气最大速率；C
c
(t)、C
d
(t)为0-1的状态变量，分别表示储气设备的储气、放气状态，储气设备的储气和放气状态不能同时进，储气设备在运行一个周期后的储气量恢复到初始储气量。
[0028]本专利技术提供的基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，还可以具有这样的特征，其中，储气设备的储气和放气状态不能同时进，储气设备在运行一个周期后的储气量恢复到初始储气量。
[0029]本专利技术提供的基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，还可以具有这样的特征，其中，电负荷包含基础负荷、可平移负荷、可削减负荷以及可转移负荷，热负荷、冷负荷以及气负荷包含基础负荷、可平移负荷以及可削减负荷，基础负荷为不可控负荷，园区综合能源系统不能改变其用能方式和用能时间，可平移负荷的用电时间跨越多个时段并且可以变动，在变动时需要将可平移负荷整体平移，可削减负荷可以承受短时的中断和降功率以及减少运行时间，根据供需情况可以对可削减负荷进行部分削减或全部削减，可转移负荷的用电量可以进行变动，并满足变动后的园区综合能源系统的整个周期负荷总量与变动
前一致。
[0030]本专利技术提供的基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，还可以具有这样的特征，设置调度计划的具体步骤如下：根据园区综合能源系统所在地的高峰时段的电价、低谷时段的电价以及平时时段的电价，将可平移负荷和可转移负荷从高分时段平移或转移至低谷时段，并对高峰时段的可削减负荷进行削减。
[0031]本专利技术提供的基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，还可以具有这样的特征，其中，园区综合能源系统的运行成本的最小值的计算公式为：
[0032][0033]式中，F
dh
为系统综合运行成本，为分布式电源运行成本，为电网购电成本，为用户侧柔性负荷优化的补偿成本，为燃气设备的燃料成本，为蓄电池、蓄热槽、蓄冷槽以及储气设备的维护成本。
[0034]本专利技术提供的基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，还可以具有这样的特征，计算调度的补偿成本的步骤如下：设可平移时段区间为[t
sh-,t
sh+
]，计算调度可平移负荷的补偿费用F
shift
，计算公式为：
[0035][0036]式中，为单位功率负荷平移的补偿价格，用电功率之和，α
t
为可平移负荷的状态量，α
t
＝0表示可平移负荷不平移，α
t
＝1表示可平移负荷平移，t...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，用于对园区综合能源系统进行调度，其特征在于，包括如下步骤：确定耦合关系，确定包括电负荷、热负荷、冷负荷以及气负荷的所述园区综合能源系统的耦合设备以及耦合关系；负荷分类，将所述园区综合能源系统中的主要负荷分为基础负荷以及柔性负荷；设置调度计划，依据高峰时段的电价、低谷时段的电价以及平时时段的电价，设置所述柔性负荷的调度计划；建立目标函数，采用所述园区综合能源系统的运行成本的最小值作为目标函数；计算调度的补偿成本，根据所述园区的用能负荷的用能需求和用能满意度对所述柔性负荷的调度过程进行补偿和约束并计算所述补偿的成本；建立调度模式，基于所述主要负荷的分类，根据所述柔性负荷的不同响应建立调度模式，其中，所述柔性负荷包括可平移负荷、可削减负荷以及可转移负荷。2.根据权利要求1所述的基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，其特征在于：其中，所述耦合设备包括电热耦合设备、电冷耦合设备、电气耦合设备以及热冷耦合设备，所述电热耦合设备包括燃气轮机以及燃气锅炉，所述电冷耦合设备包括电制冷机，所述电气耦合设备包括电转气设备，所述热冷耦合设备包括溴化锂机组。3.根据权利要求2所述的基于多负荷响应的园区综合能源系统调度方法，其特征在于：其中，所述燃气轮机产生的热量Q
MT
(t)与输出电功率P
e
(t)之间的关系为：式中，η
e
为所述燃气轮机的发电效率，η1为燃气轮机的热损失系数，所述燃气轮机消耗的天然气量V
MT
(t)表示为：式中，L
NG
为天然气的低位热值，Δ(t)为时间步长，所述燃气锅炉的供热量Q
GB
和额定供热量R
GB
为之间的关系为：Q
GB
＝R
GB
η
GB
式中，η
GB
为锅炉的热效率，所述燃气锅炉消耗的天然气量V
GB
(t)表示为：所述电转气设备注入的电功率P
P2G
与输出天然气流量f
P2G
之间的关系为：
式中，η
P2G
为所述电转气设备的转换效率，H
G
为天然气热值，所述储气设备的约束条件为：W(t)＝W(t-1)+(Q
c
(t)-Q
d
(t))Δ(t)0≤W(t)≤W
maxmax
C
c
(t)+C
d
(t)≤1W(0)＝W(T)式中，W(t)为t时段所述储气设备的储气量；W
max
为所述储气设备的最大储气量；Q
c
(t)、Q
d
(t)分别为t时段所述储气设备的储气、放气速率；分别为所述储气设备的储气、放气最大速率；C
c
(t)、C
d
(t)为0-1的状态变量，分别表示所述储气设备的储气、放气状态，所述储气设备的储...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘蓉晖，孙改平，米阳，马天天，赵增凯，李阳，唐静，韦江川，陈腾，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：