一种考虑交通均衡的综合能源系统优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑交通均衡的综合能源系统优化调度方法，属于交通

【技术实现步骤摘要】
一种考虑交通均衡的综合能源系统优化调度方法


[0001]本专利技术属于交通
‑
电网融合运行领域，具体涉及一种考虑交通均衡的综合能源系统优化调度方法。

技术介绍

[0002]近年来，以风机和光伏为主的可再生能源技术的快速发展，为能源供应提供了新的解决方案。与传统的能源系统相比，综合能源系统能够有效整合包括可再生能源在内的不同能源，在能源生产，传输，分配和消费环节进行耦合转换，可以满足能源需求，提高能源利用效率和运行经济性。目前对综合能源系统优化运行的研究主要集中在灵活调动各种能源形式及蓄能装置，通过实行分时电价和价格补偿引导等手段进行协同调度，提升系统新能源消纳能力和运行经济性。在多区域级综合能源系统中可提出联合需求响应模型，增强多能源互联系统总体需求侧响应能力。大量研究都验证了多能源系统的协同调度在提高系统运行效益方面具有传统调度模型不可比拟的优势。
[0003]随着电动汽车的渗透率逐渐提高，电动汽车的大规模使用会通过充放电行为影响综合能源系统的负荷需求。早期，对于电动汽车的充电模型大多基于统计数据或假设数据进行建模，无法体现电动汽车出行具有时空特性的特点，忽略了交通网络流量对车辆出行的影响，未能考虑到实际生活中交通网与综合能源系统的相互联系。随着研究的深入，电动汽车充电负荷的空间特性也受到关注，相关文献也考虑了电动汽车的交通属性，利用最短路径算法模拟电动汽车的出行，但忽视了电动汽车在实际交通网中可能出现拥堵的运行情况，没有考虑交通拥堵对电动汽车用户路径选择和充电决策的影响。
[0004]综上，考虑交通均衡的综合能源系统是未来交通
‑
电网融合运行的关键问题，国内外学者针对电网与天然气网、电动汽车间相互影响进行了大量研究，但对综合能源系统与交通网络融合运行的研究较少，不能准确模拟交通
‑
电网融合运行的特点。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种考虑交通均衡的综合能源系统优化调度方法，通过引入电动汽车V2G技术和需求侧响应策略来实现系统峰谷差的减小；通过交通均衡引导实现交通网络流量的优化，减少道路拥堵；通过电动汽车有序充放电和多能耦合调度实现运营成本的降低，考虑电、气和热、冷负荷耦合设备之间的影响，实现以运营成本最小为目标的综合能源系统优化调度方法。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]步骤l：园区综合能源系统根据历史负荷数据，以15分钟
‑
1小时为调度区间，预测系统次日的每个时段负荷数据及发电机出力数据，所述负荷数据及发电机出力数据包括电负荷L
e，t
、气负荷L
g，t
、冷负荷L
c，t
、热负荷L
h，t
和光伏出力P
pv，t
数据，t＝1，2
…
24；
[0008]步骤2：输入系统需要模拟的电动汽车数量N
ev
，假设电动汽车出行时刻和返回时刻满足正态分布，利用电动汽车出行时刻的概率分布曲线，得到每辆电动汽车的出行时刻t
in
和返回时刻t
out
。
[0009]步骤3：系统通过马尔科夫出行链与电动汽车转移概率矩阵计算得到电动汽车的出行OD矩阵。
[0010]步骤4：将步骤2、3得到的车辆数据输入系统中，计算每辆车的最短出行路线y
r
和途中充电负荷
[0011]步骤5：计算每个时刻的交通均衡计算结果，统计交通均衡时每条道路上的行驶车辆数x
a
和每个充电站的充电车辆数x
c
；
[0012]步骤6：根据交通均衡时的道路流量x
a
和充电站流量x
c
，为后续时刻的电动汽车出行提供引导。
[0013]步骤7：循环计算步骤4
‑
6，得到全天交通道路流量x
a
和途中充电负荷
[0014]步骤8：将模拟得到的负荷数据、发电机出力数据和电动汽车数据输入系统，所述负荷数据、发电机出力数据和电动汽车数据包括电负荷L
e，t
、气负荷L
g，t
、冷负荷L
c，t
、热负荷L
h，t
、光伏出力P
pv，t
数据和电动汽车出行路径y
r
、途中充电负荷出行时刻t
in
、返回时刻t
out
、道路流量x
a
、充电站流量x
c
数据，以系统的运营成本最低为目标函数，确定综合能源系统优化调度的约束条件，包括负荷平衡约束、电能传输功率约束、设备爬坡速率约束、需求侧响应约束、储能约束和V2G控制约束：
[0015]minC
IES
＝C
e，b
‑
C
e，s
+C
gas
+C
DR
(1)
[0016]其中，C
e，b
为从电网购电的费用；C
e，s
为向电网售电的收益；C
gas
为燃气费用；C
DR
为需求响应补偿费用；C
IES
为综合能源系统的运行成本；
[0017]购电费用计算公式如下：
[0018][0019]其中，N为园区内各区域的数量；M为当天的调度时段数；C
e，b，t
为t时段的购电电价；P
e，b，i，t
为t时段的购电功率；Δt为调度时长；C
e，b
为购电费用；
[0020]售电收益计算公式如下：
[0021][0022]其中，C
e，s，t
为t时段的售电电价；P
e，s，i，t
为t时段的售电功率；Δt为调度时长；M为当天的调度时段数；C
e，s
为售电收益。
[0023]燃气费用计算公式如下：
[0024][0025]其中，C
g
为天然气的单位热值价格；P
g，i，t
为气负荷；
[0026]电力平衡约束如下：
[0027]P
gridc，t
‑
P
gridd，t
+P
pv，t
+P
gt，t
＝L
e，t
+P
acc，t
+P
ach，t
+P
ec，t
+P
batc，t
‑
P
batd，t
+P
evc，t
‑
P
evd，t
(5)
[0028]出力上下限约束如下：
[0029][0030][0031]其中，和为t时刻园区综合能源系统与电网交换功率的上下限；和为t时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑交通均衡的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤1：园区综合能源系统根据历史负荷数据，在设定的调度时间区间内，预测系统次日的每个时段的负荷数据及发电机出力数据；步骤2：输入系统需要模拟的电动汽车数量N
ev
，通过电动汽车出行时刻的概率分布曲线，得出每辆电动汽车的出行时刻t
in
和返回时刻t
out
；步骤3：系统通过马尔科夫出行链与电动汽车转移概率矩阵计算，得到电动汽车的出行OD矩阵；步骤4：将步骤2、3得到的车辆数据输入系统中，计算每辆电动汽车的最短出行路线y
r
和途中充电负荷步骤5：计算每个时刻的交通均衡数据，根据所述交通均衡统计交通均衡时每条道路上的行驶车辆数x
a
和每个充电站的充电车辆数x
c
；步骤6：根据交通均衡时的道路流量x
a
和充电站流量x
c
，为后续时刻的电动汽车出行提供引导；步骤7：循环计算步骤4
‑
6，得到全天交通道路流量x
a
和途中充电负荷步骤8：将模拟得到的负荷数据、发电机出力数据和电动汽车数据输入系统，以系统的运营成本最低为目标函数，根据设定区域内的电动汽车用户充电负荷灵活性、商业用户负荷可转移性和居民用户负荷可削减性的用能需求，确定综合能源系统优化调度的约束条件；步骤9：系统基于综合能源系统的目标函数和约束条件进行计算，得到考虑交通均衡的综合能源系统优化调度方案。2.根据权利要求1所述的一种考虑交通均衡的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，步骤8所述约束条件包括冷负荷平衡约束、热负荷平衡约束、气平衡约束、出力上下限约束、电力平衡约束、电能传输功率约束、设备爬坡速率约束、需求侧响应约束、储能约束和V2G控制约束。3.根据权利要求2所述的一种考虑交通均衡的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，约束条件的计算过程包括：综合能源系统的运行成本计算公式如下：minC
IES
＝C
e,b
‑
C
e,s
+C
gas
+C
DR
(1)；其中，C
e,b
为从电网购电的费用；C
e,s
为向电网售电的收益；C
gas
为燃气费用；C
DR
为需求响应补偿费用；C
IES
为综合能源系统的运行成本；购电费用计算公式如下：其中，N为园区内各区域的数量；M为当天的调度时段数；C
e,b,t
为t时段的购电电价；P
e,b,i,t
为t时段的购电功率；Δt为调度时长；C
e,b
为购电费用；售电收益计算公式如下：其中，C
e,s,t
为t时段的售电电价；P
e,s,i,t
为t时段的售电功率；Δt为调度时长；M为当天的调度时段数；C
e,s
为售电收益；
燃气费用计算公式如下：其中，C
g
为天然气的单位热值价格；P
g,i,t
为气负荷；电力平衡约束如下：P
gridc,t
‑
P
gridd,t
+P
pv,t
+P
gt,t
＝L
e,t
+P
acc,t
+P
ach,t
+P
ec,t
+P
batc,t
‑
P
batd,t
+P
evc,t
‑
P
evd,t
(5)；出力上下限约束如下：出力上下限约束如下：其中，和为t时刻园区综合能源系统与电网交换功率的上下限；和为t时刻园区综合能源系统中设备i出力的上下限；气平衡约束如下：P
g,t
＝L
g,t
+L
gt,t
+L
gb,t
(8)；其中，和为t时刻综合能源系统与电网交换功率的上下限；冷负荷平衡约束如下：P
ec,t
+P
acc,t
＝L
c,t
(9)；其中，L
c,t
t时刻的冷负荷；P
ec,t
为电制冷机出力功率；P
acc,t
为空调制冷功率；热负荷平衡约束如下：αP
gt,t
+P
gb,t
+P
ach,t
＝L
h,t
(10)；其中，α为燃气轮机产出功率的热电比；L
h,t
为t时刻的热负荷；P
gt,t
为燃气轮机产热功率；P
ach,t
为空调制热功率。4.根据权利要求1所述的一种考虑交通均衡的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，系统基于园区电动汽车用户充电负荷灵活性、商业用户负荷可转移性和居民用户负荷可削减性的用能需求，建立需求侧响应策略模型，通过需求侧响应策略，将电、气和热负荷进行时间维度上的转移或削减，对负荷变化进行表征，来实现系统峰谷差的减小，所述需求侧响应策略采用如下方法获得：步骤1：综合能源系统中考虑电、气和热3种负荷具有需求侧响应能力，3种负荷均可实现各自时间维度上的转移，因此将3种负荷划分为三部分，分别为固定负荷可转移负荷可削减负荷即：其中，P
L
为总负荷量；为固定负荷；为可转移负荷；为可削减负荷；步骤2：可转移负荷可在调度周期内进行时间上的转移，建立可转移负荷模型，代入到式(12)，(13)中可计算得到调度周期内的负荷转移量：
其中，为和分别表示t时段可转移负荷参与需求响应前后及参与需求响应的负荷量；步骤3：可削减负荷可在调度时段内选择不同的能源供给方式满足自身的负荷需求，建立可削减负荷模型，代入式(14)中可计算得到调度时段内的各负荷的削减量：其中，和分别表示t时段可削减负荷参与需求响应前后及参与需求响应的负荷量；步骤4：根据上述步骤2、3得到调度策略中的需求侧响应的负荷量，计算系统需求侧响应的补偿成本C
dr
；其中为t时段可削减负荷参与需求响应的负荷量；为t时段可转移负荷参与需求响应的负荷量；α为可转移型负荷的单位补偿系数；β为可削减型负荷的单位补偿系数；C
dr
为统需求侧响应的补偿成本。5.根据权利要求1所述的一种考虑交通均衡的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，系统基于电动汽车用户出行规律及交通网络道路流量特性，建立含充电负荷的电动汽车出行模型，模拟电动汽车在交通网中的实际出行路线，生成车辆充放电策略，实现出行成本的降低，所述电动汽车出行模型采用如下方法获得：步骤1：输入需要模拟的电动汽车数量N
ev
；步骤2：假设电动汽车出行的出行时刻满足概率分布曲线，利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晓锋，魏巍，徐琳，李小鹏，刘畅，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：