一种考虑典型日特征权重动态分配的综合能源系统规划方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑典型日特征权重动态分配的综合能源系统规划方法，所述方法步骤如下：步骤S1，选取涵盖可再生能源和储能的综合能源系统典型日；步骤S2，建立综合能源系统两阶段规划模型，所述两阶段规划模型包括上层容量规划模型和下层运行调度模型；步骤S3，将上层容量规划模型形成的机组额定容量作为典型日动态特征权重，对自然日初始特征矩阵进行不同维度的动态加权，从而获得修正的自然日初始特征矩阵，并将修正的自然日初始特征矩阵作为下层运行调度模型计算时的典型日；步骤S4，利用优化算法获得综合能源系统规划方案。本发明专利技术能够为综合能源系统提供准确有效的规划优化方法，为综合能源系统设备组合和容量配置提供指导。供指导。供指导。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑典型日特征权重动态分配的综合能源系统规划方法


[0001]本专利技术属于综合能源系统领域，具体涉及一种考虑典型日特征权重动态分配的综合能源系统规划方法。

技术介绍

[0002]综合能源系统能够整合多种能源资源，促进可再生能源消纳和提高综合能效。面对“双碳”目标，可再生能源大量接入导致了原有的综合能源系统优化规划方法不再适用，体现为：(1)优化规划方法未充分考虑可再生能源的波动性和间接性，使得规划方案与实际运行脱轨；(2)优化规划设计问题和优化运行调度问题耦合，使得规划方案求解难度增加；(3)典型日选取未考虑(2)中的耦合问题，简单地将各个特征进行归一化处理，容易使系统中容量占比较大的发电机组所对应的特征无法取得更高的聚类精度，即可能发生系统中的主电源需要在不合理的典型日集合中进行优化调度的情况，从而造成较大的规划误差。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种考虑典型日特征权重动态分配的综合能源系统规划方法，本专利技术将典型日的特征权重纳入考量，实现综合能源系统两阶段优化规划。
[0004]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0005]一种考虑典型日特征权重动态分配的综合能源系统规划方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1，选取涵盖可再生能源和储能的综合能源系统典型日；
[0007]步骤S2，建立综合能源系统两阶段规划模型，所述两阶段规划模型包括上层容量规划模型和下层运行调度模型；
[0008]步骤S3，将上层容量规划模型形成的机组额定容量作为典型日动态特征权重，对自然日初始特征矩阵进行不同维度的动态加权，从而获得修正的自然日初始特征矩阵，并将修正的自然日初始特征矩阵作为下层运行调度模型计算时的典型日；
[0009]步骤S4，利用优化算法对综合能源系统两阶段规划模型求解，获得综合能源系统规划方案。
[0010]在步骤S1的选取涵盖可再生能源和储能的综合能源系统典型日中，通过对综合能源系统所在区域特性分析和预计运行工况分析，确定典型日种类并选取构成归一化后的涵盖可再生能源和储能的综合能源系统典型日集的自然日初始特征矩阵
[0011][0012][0013][0014][0015]式中，F
r
为自然日初始特征矩阵；分别为第i个自然日的第nj种能流的归一化特征行向量；nm为能流总数。
[0016]在步骤S2的建立综合能源系统两阶段规划模型中：
[0017]步骤S21，构建上层容量规划模型
[0018]上层容量规划模型采用综合成本法反映综合能源系统容量配置的经济性包括初始投资成本、运行成本和维护成本。
[0019]Obj
upper
＝min(IC
i
+OC
i
+MC
i
)
[0020]式中，IC
i
，OC
i
，MC
i
分别为综合能源系统的年化投资成本、年运行成本和年维护成本。其中，年化投资成本包括能源机组和储能机组的初始投资成本的等年值
[0021][0022]式中，C
i
和Pe
i
分别表示机组的初始投资单价和额定功率；IR为折现率；l
i
为机组寿命；E为不同类型机组的符号集合，E＝{n1,
…
,nj,
…
,nq,s1,
…
sj,
…
sp}，其中nj、sj分别代表能源机组和储能机组；q、p分别为能源机组和储能机组数量。
[0023]年维护成本利用初始投资成本的等年值和维护系数计算得到；
[0024][0025]式中，ζ
i
为机组的维护系数。
[0026]年运行成本由下层运行调度模型给出的最优运行方案确定；
[0027]上层容量规划模型的优化变量为能源机组和储能机组的额定容量；
[0028]上层模型的约束条件包括设备机组的额定功率上下限约束
[0029][0030][0031]P
sj
＝ρ
sj
W
sj
[0032]式中，分别能源机组的额定功率下限和上限；分别为储能机组的额定功率下限和上限；ρ
sj
和W
sj
分别为储能机组的功率容量转换系数和额定容量。
[0033]步骤S22，构建下层运行调度模型
[0034]下层运行调度模型用于计算典型日的最优运行方案，从而构成上层容量规划模型中的年运行成本。开展综合能源系统的小时级运行优化，其目标函数包括向电网购电的成本和向电网出售清洁能源获得的补贴
[0035][0036]式中，和P
tbuy
分别为向电网购电的价格和功率；和P
tsell
分别为向电网售电的价格和功率。目标函数值Obj
lower
即为返回给上层模型成为年运行成本OC
i
项；
[0037]下层运行调度模型的约束条件包括功率平衡约束、机组输出功率特性约束、储能设备充放能约束。
[0038]在步骤S3的计算典型日动态特征权重中：
[0039]通过上层规划模型生成的不同发电机组的额定容量值，对自然日初始特征矩阵进行不同维度的动态加权，以体现特征成分在典型日选取过程中的重要程度。其中，对自然日初始特征矩阵进行不同维度的动态加权体现在上层规划模型所形成的不同规划方案中的机组额定容量不同；当某一机组的额定功率越大时，典型日选取过程中应更多地考虑该机组对应的特征，因而给对应特征赋予的权值应该更大，从而获得修正的自然日初始特征矩阵
[0040][0041]式中，F为自然日动态加权特征矩阵；为第j种能流的额定容量值。修正的自然日初始特征矩阵作为下层运行调度模型计算时的典型日，从而通过步骤S22计算获得年运行成本。
[0042]在步骤S4的利用优化算法获得综合能源系统规划方案中，上述利用优化算法对模型进行求解，求解完成后，获得综合能源系统优化规划方案。
[0043]本专利技术的有益效果为：
[0044]本专利技术提出了一种考虑典型日特征权重动态分配的综合能源系统规划方法，考虑典型日特征权重动态分配，对典型日自然日初始特征矩阵进行不同维度的动态加权，体现特征成分在典型日选取过程中的重要程度；同时建立了两阶段的综合能源系统规划优化方法，解决了综合能源系统优化规划和优化运行耦合的问题，形成切实可用的优化规划方案，为综合能源系统的设计提供指导。
附图说明
[0045]图1为本专利技术的考虑典型日特征权重动态分配的综合能源系统规划方法；
[0046]图2为某社区系统拓扑结构图；
[0047]图3为某社区的典型日选取结果。
具体实施方式
[0048]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细描述，其内容是对本专利技术的解释而不是限定：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑典型日特征权重动态分配的综合能源系统规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，选取涵盖可再生能源和储能的综合能源系统典型日；步骤S2，建立综合能源系统两阶段规划模型，所述两阶段规划模型包括上层容量规划模型和下层运行调度模型；步骤S3，将上层容量规划模型形成的机组额定容量作为典型日动态特征权重，对自然日初始特征矩阵进行不同维度的动态加权，从而获得修正的自然日初始特征矩阵，并将修正的自然日初始特征矩阵作为下层运行调度模型计算时的典型日；步骤S4，利用优化算法对综合能源系统两阶段规划模型求解，获得综合能源系统规划方案。2.根据权利要求1所述的一种考虑典型日特征权重动态分配的综合能源系统规划方法，其特征在于，所述的步骤S1中，通过对综合能源系统所在区域特性分析和预计运行工况分析，确定典型日种类并选取构成归一化后的涵盖可再生能源和储能的综合能源系统典型日集的自然日初始特征矩阵日集的自然日初始特征矩阵日集的自然日初始特征矩阵日集的自然日初始特征矩阵式中，F
r
为自然日初始特征矩阵；分别为第i个自然日的第nj种能流的归一化特征行向量；nm为能流总数。3.根据权利要求1所述的一种考虑典型日特征权重动态分配的综合能源系统规划方法，其特征在于，所述的步骤S2中：步骤S21，构建上层容量规划模型上层容量规划模型采用综合成本法反映综合能源系统容量配置的经济性，包括初始投资成本、运行成本和维护成本；Obj
upper
＝min(IC
i
+OC
i
+MC
i

【专利技术属性】
技术研发人员：林俊光，林小杰，张淑婷，孔凡淇，吴凡，吴燕玲，董益华，钟崴，秦刚华，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：