考虑源荷多重不确定性的区域综合能源系统配置方法技术方案

本发明专利技术公开了考虑源荷多重不确定性的区域综合能源系统配置方法，利用拉丁超立方按照设定采样次数对年历史风速、光照强度、温度和负荷需求数据进行随机抽样，生成新数据；基于生成的新数据确定单体风机机组输出功率和单体光伏阵列模块输出功率；根据新的风速、光照强度、温度和负荷需求数据以及系统各设备参数确定区域综合能源系统优化配置模型，所述优化配置模型保护优化目标函数以及约束条件；求解获得区域综合能源系统中各设备类型对应的总输出功率；根据确定的单体风机机组输出功率以及单体光伏阵列模块输出功率和求解结果确定需运行的风机和光伏数。本发明专利技术由拉丁超立方采样模拟风机、光伏出力以及负荷需求的不确定性，能够优化微网优化配置结果。能够优化微网优化配置结果。能够优化微网优化配置结果。

【技术实现步骤摘要】
考虑源荷多重不确定性的区域综合能源系统配置方法


[0001]本专利技术属于能源微网系统配置
，具体涉及考虑源荷多重不确定性的区域综合能源微网系统配置方法。

技术介绍

[0002]目前调整能源布局、寻找新的能源发展方式并提高能源利用率刻不容缓，综合能源微网凭借其清洁、经济、环保、高效的特点收到国内外的广泛关注。综合能源微网的性能表现与它的规划、运行密切相关，对微网系统所在地区的资源条件及负荷需求进行分析是合理配置微网中各分布式电源容量的首要条件。
[0003]综合能源微网系统容量优化配置是一个包含多变量、多目标的复杂非线性优化问题，传统的优化方法已不足以应对此类优化问题，群智能优化算法成为解决此类问题的有效手段，而目前使用的包括遗传算法、粒子群算法等智能优化算法普遍存在局部最优、收敛速度慢、稳定性差等缺点，在很大程度上影响微网容量优化配置目标函数的经济性。同时，综合能源微网系统中由于风机、光伏阵列模块等发电单元以及负荷需求具有随机性和不确定性，会较大影响微网优化配置结果，综合考虑这些不确定性因素的影响，对微网规划有着极其重要的研究意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在针对目前综合能源微网系统配置方法没有考虑风机、光伏阵列模块等发电单元以及负荷需求的随机性和不确定性而较大影响微网优化配置结果的技术问题，为实现该技术目的，本专利技术采用了以下的技术方案。
[0005]提供一种考虑源荷多重不确定性的区域综合能源微网系统配置方法，所述区域综合能源系统中设备类型包括风机和光伏阵列模块，所述配置方法包括以下步骤：获取选定区域历史风速、光照强度、温度及负荷需求数据，利用拉丁超立方按照设定采样次数对区域历史风速、光照强度、温度和负荷需求数据进行随机抽样，生成新的风速、光照强度、温度和负荷需求数据；基于生成的新数据确定单体风机机组输出功率和单体光伏阵列模块输出功率；
[0006]根据新的风速、光照强度、温度和负荷需求数据以及系统各设备参数确定区域综合能源系统优化配置模型，所述优化配置模型保护优化目标函数以及约束条件；求解所述综合能源系统优化配置模型，获得区域综合能源系统中各设备类型对应的总输出功率；
[0007]根据确定的单体风机机组输出功率和风机总的输出功率确定需运行风机数，根据单体光伏阵列模块输出功率和光伏阵列模块总的输出功率确定需运行的光伏阵列模块数。
[0008]进一步的，基于生成的新数据确定单体风机机组输出功率的方法包括：利用风速的概率密度函数确定风速的随机变量，所述风速的概率密度函数表示为：
[0009][0010]式中k为Weibull分布曲线的形状指数，c为规模指数，v表示风速的随机变量；
[0011]根据风速的随机变量，确定风电机组输出功率与风速之间的关系表示如下：
[0012][0013]式中v
ci
为风力机组的切入风速；v
co
为风力机组的切出风速；v
r
为风力机组的额定风速；P
r
为风力机组的额定输出功率。
[0014]进一步地，基于生成的新数据确定单体光伏阵列模块输出功率的方法包括：
[0015]利用光照强度的概率密度函数确定实时太阳能光照强度，所述光照强度的概率密度函数表示如下：
[0016][0017]式中，G
max
为某时段内的最大光照强度；Γ为Gamma函数；α和β分别为Beta分布的2个形状参数,G为实时太阳能光照强度；
[0018]根据实时太阳能光照强度，确定单体光伏阵列模块的输出功率，可以用下式表达：
[0019][0020]式中：P
PV
(G,T)为单体光伏阵列模块的输出功率也就是标准额定条件下光伏额定输出功率；P
STC
为标准条件下测试出的最大光伏电池额定功率；T
STC
为参考温度；K为功率系数；T为新的温度。
[0021]进一步地，所述区域综合能源系统中设备还包括燃气轮机、电制冷机、溴化锂吸收式制冷机、余热锅炉、燃气锅炉以及储电设备、储热设备和储冷设备；
[0022]以电热冷实时能量平衡、电源装机容量和新能源消纳为约束条件，建立以区域综合能源系统的全寿命周期成本和一次能源消耗量加权最小为优化目标的优化配置模型；具体包括以下步骤：
[0023]确定能量平衡约束，表示如下：
[0024][0025]式中，和分别表示各设备的输入电功率、输出电功率和负荷
需求，所述负荷需求包括用户冷负荷需求、用户热负荷需求以及用户电负荷需求；和分别表示各设备的输入热功率、输出热功率和用户热负荷需求；和分别表示各设备的输入冷功率、输出冷功率和用户冷负荷需求；l表示各设备类型，L表示设备类型总数；
[0026]确定装机容量约束，表示如下：
[0027][0028]式中，和表示设备额定容量可选择的最小值和最大值，表示第l类设备额定容量可选择地值；
[0029]确定输出功率约束，表示如下：
[0030]P
lmin
≤P
l
≤P
lmax
[0031]式中：P
l
表示第l类设备的额定容量；P
lmin
和P
lmax
表示第l类设备的额定容量下限和上限；
[0032]再进一步地，所述优化目标函数表示如下：
[0033]minC＝k1C
total
+k2C
cons
[0034]式中：k1和k2分别为两个目标的权重，C
total
为全寿命周期成本，涵盖设施建设成本、项目运维成本等；C
cons
为一次能源的消耗量。
[0035]进一步地，全寿命周期成本C
total
计算方法如下：
[0036]C
total
＝C
inv
+C
ope
+C
mai
[0037]式中：C
inv
，C
ope
和C
mai
分别表示系统各组件的初始投资费用、年运行成本和年维护成本。
[0038]进一步地，利用混沌二进制引力搜索算法求解所述综合能源系统优化配置模型。
[0039]本专利技术所取得的有益技术效果：
[0040]本专利技术提出了一种考虑源荷多重不确定性的区域综合能源系统优化配置方法，该方法由拉丁超立方采样模拟风机、光伏出力以及负荷需求的不确定性，综合考虑这些不确定性因素的影响，能够优化微网优化配置结果，对微网规划有着极其重要的研究意义；
[0041]本专利技术在保证系统经济性、环保性和节能性的基础上，以区域综合能源系统的全寿命周期成本最小和一次能源消耗量最小为优化目标建立相应的数学模型；
[0042]本专利技术提出一种拉丁超立方采样嵌入混沌二进制引力搜索算法(CBGSA
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑源荷多重不确定性的区域综合能源系统配置方法，其特征在于，所述配置方法包括以下步骤：获取选定区域历史风速、光照强度、温度及负荷需求数据；利用拉丁超立方按照设定采样次数对区域历史风速、光照强度、温度和负荷需求数据进行随机抽样，生成新的风速、光照强度、温度和负荷需求数据；基于生成的新数据确定单体风机机组输出功率和单体光伏阵列模块输出功率；根据新数据以及区域综合能源系统各设备参数，确定区域综合能源系统优化配置模型；求解所述综合能源系统优化配置模型，获得区域综合能源系统中各设备类型对应的总输出功率；根据确定的单体风机机组输出功率和风机总的输出功率确定需运行风机数，根据单体光伏阵列模块输出功率和光伏阵列模块总的输出功率确定需运行的光伏阵列模块数。2.根据权利要求1所述的考虑源荷多重不确定性的区域综合能源系统配置方法，其特征在于，基于生成的新数据确定单体风机机组输出功率的方法包括：利用风速的概率密度函数确定风速的随机变量，所述风速的概率密度函数表示为：式中k为Weibull分布曲线的形状指数，c为规模指数，v表示风速的随机变量；根据风速的随机变量，确定风电机组输出功率与风速之间的关系；表示如下：式中v
ci
为风力机组的切入风速；v
co
为风力机组的切出风速；v
r
为风力机组的额定风速；P
r
为风力机组的额定输出功率。3.根据权利要求2所述的考虑源荷多重不确定性的区域综合能源系统配置方法，其特征在于，Weibull分布曲线的形状指数k和规模指数c的确定方法如下：式中：μ
WT
为平均风速，σ
WT
为风速标准差，Γ()表示Gamma函数。4.根据权利要求1所述的考虑源荷多重不确定性的区域综合能源系统配置方法，其特征在于，基于生成的新数据确定单体光伏阵列模块输出功率的方法包括：利用光照强度的概率密度函数确定实时太阳能光照强度，所述光照强度的概率密度函数表示如下：
式中，G
max
为某时段内的最大光照强度；Γ为Gamma函数；α和β分别为Beta分布的2个形状参数,G为实时太阳能光照强度；根据实时太阳能光照强度，确定单体光伏阵列模块的输出功率；单体光伏阵列模块的输出功率用下式表达：式中：P
PV
(G,T)为单体光伏阵列模块的输出功率；P
STC
为标准条件下测试出的最大光伏电池额定功率；T
STC
为参...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨乘胜，朱海东，黄保乐，赵竟，张庭玉，张盼，胡银华，胡恩俊，沈炎，高波，赵航，王兴晨，张永涵，惠明成，
申请(专利权)人：南京华盾电力信息安全测评有限公司，
类型：发明
国别省市：