考虑高比例分布式光伏消纳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考虑高比例分布式光伏消纳的综合能源系统规划方法，基于快速密度峰值搜索聚类算法获取典型气象场景，在各类气象场景下，建立基于耦合对抗变分自编码器的场景生成模型，生成耦合气象特征的辐照

【技术实现步骤摘要】
考虑高比例分布式光伏消纳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规划
，具体涉及考虑高比例分布式光伏消纳的综合能源系统规划方法。

技术介绍

[0002]随着分布式光伏的大规模介入，新型负荷的快速发展，光伏出力的随机性与波动性问题更为突出，综合能源系统源
‑
荷特性日渐复杂。一方面，对于综合能源系统规划的场景，多数研究缺少针对采暖季与非采暖季用能场景的分析，难以全面描述综合能源系统用能场景。另一方面，区域综合能源系统的建模研究主要是针对能源站以及能源网络，多数未考虑基于典型日场景的综合能流优化模型，且缺乏对于高比例新能源接入系统的影响分析，难以适应面向新能源规模化开发的新型综合能源系统运行经济性与可靠性需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供考虑高比例分布式光伏消纳的综合能源系统规划方法，有助于提升多能源系统运行经济性与新能源消纳潜力，提高综合能源系统规划模型求解质量。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是，考虑高比例分布式光伏消纳的综合能源系统规划方法，具体按照以下步骤实施：
[0005]步骤1、基于快速密度峰值搜索聚类算法获取多类典型气象场景；
[0006]步骤2、在各类气象场景下，建立基于耦合对抗变分自编码器的场景生成模型，向该模型中输入历史辐照
‑
负荷数据，生成多个耦合气象特征的辐照
‑
负荷场景集；
[0007]步骤3、分别对耦合气象特征的辐照
‑
负荷场景集进行场景削减，获取多个辐照
‑
负荷典型场景；
[0008]步骤4、以经济性最优为目标，以多能流网络方程为约束，建立含高比例分布式光伏接入的综合能源系统集成规划模型；
[0009]步骤5、将多个辐照
‑
负荷典型场景结合改进麻雀搜索优化算法，确定最优辐照
‑
负荷典型场景，将辐照
‑
负荷典型场景输入综合能源系统集成规划模型，确定各规划阶段各能源网络节点能源耦合设备的拟规划容量。
[0010]本专利技术的特点还在于：
[0011]步骤1具体过程为：
[0012]步骤1.1、从数据库获取历史温度数据集和历史辐照数据集，将日期按照供暖期和非供暖期划分，分别对供暖期和非供暖期下的历史温度数据集进行采用快速密度峰值搜索的聚类算法聚类，获得温度簇；
[0013]步骤1.2、对温度簇内对应日期的历史辐照数据集进行再次采用快速密度峰值搜索的聚类算法聚类，得到温度
‑
辐照典型气象场景。
[0014]步骤2具体过程为：
[0015]步骤2.1、从数据库获取历史辐照
‑
负荷数据，将历史辐照
‑
负荷数据按照典型气象
场景的类进行分组；
[0016]步骤2.2、对耦合对抗变分自编码器中的变分自编码模块进行改进；
[0017]步骤2.3、向耦合对抗变分自编码器中分别输入分组后的历史辐照
‑
负荷数据，生成多个耦合气象特征的辐照
‑
负荷场景集。
[0018]步骤2.2具体过程为：
[0019]耦合对抗变分自编码器包含两个对抗的变分自编码模块，每个变分自编码模块均包括编码器、解码器和鉴别器，两个变分自编码模块分别对应i＝1，2；表示为：AdVAE
i
(i＝1,2)，设q
i
、p
i
和f
i
分别为编码器、解码器和鉴别器，X1和X2是两组不同属性图像，且X
i
～P
Xi
,i＝1,2，X
i
经过编码器得到潜变量Z
i
，q
i(m)
代表编码器网络的第m层，通过两个解码器网络的反卷积层p
i
转换成图像X
i
，为解码器网络的第n层，鉴别器为f
i
，f
i(s)
为两个鉴别器网络的第s层，各层函数公式如下：
[0020][0021][0022]f
i
(X
i
)＝f
i(s)
(f
i(s
‑
1)
(...(f
i(1)
(X
i
)))),i＝1,2。
[0023]步骤3具体过程为：分别对耦合气象特征的辐照
‑
负荷场景集采用快速密度峰值搜索聚类算法进行聚类，获取辐照
‑
负荷典型场景日。
[0024]步骤4具体过程为：
[0025]1)以综合能源系统的全生命周期成本最低为目标构件目标函数，具体为：
[0026]minf
t
＝f
tOIEF
+f
tExpa
ꢀꢀ
(6)
[0027]式(6)中，f
t
为综合能源系统全生命周期成本；f
tOIEF
为运行成本；为投资成本；
[0028]其中：
[0029][0030]式中，和分别为购买的电力和天然气；ΔP
ij,t
为线路功率损耗；为线路功率损耗；和分别为电锅炉、电制冷机与发电站的电负荷；ΔH
l,t
为管道l的热损失；为热电设备输出功率；和分别为电力、天然气和热力价格；θ
P
和θ
H
分别为用电能源设备与热电设备的单位运维成本；
[0031]f
Expa
＝f
P
+f
G
+f
H
ꢀꢀ
(8)
[0032][0033][0034][0035]式中，f
P
、f
G
、f
H
分别为配电网、天然气网和供热网的扩建成本，包括新建、扩建、增加能源耦合设备的成本；S
a
、R
a
、与分别为馈线扩建/新建容量、长度、电锅炉和电制
冷机的用电负荷；F
b
与分别为燃气管道的扩建/新建容量和发电站站的容量；M
c
与分别为供热管道扩建/新建容量和热电设备机组容量；
[0036]2)综合能源系统规划约束条件，具体包括：
[0037]配电网有功功率平衡约束
[0038][0039]无功功率平衡约束
[0040][0041]线路容量约束
[0042][0043]功率损耗约束
[0044][0045]节点电压约束
[0046][0047]源节点注入功率约束
[0048][0049]式中，为光伏出力；为其他电负荷；分别为无功电源与无功负荷；P
ij,t
、Q
ij,t
、S
ij,t
分别为线路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑高比例分布式光伏消纳的综合能源系统规划方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、基于快速密度峰值搜索聚类算法获取多类典型气象场景；步骤2、在各类气象场景下，建立基于耦合对抗变分自编码器的场景生成模型，向该模型中输入历史辐照
‑
负荷数据，生成多个耦合气象特征的辐照
‑
负荷场景集；步骤3、分别对耦合气象特征的辐照
‑
负荷场景集进行场景削减，获取多个辐照
‑
负荷典型场景；步骤4、以经济性最优为目标，以多能流网络方程为约束，建立含高比例分布式光伏接入的综合能源系统集成规划模型；步骤5、将多个辐照
‑
负荷典型场景结合改进麻雀搜索优化算法，确定最优辐照
‑
负荷典型场景，将辐照
‑
负荷典型场景输入综合能源系统集成规划模型，确定各规划阶段各能源网络节点能源耦合设备的拟规划容量。2.根据权利要求1所述考虑高比例分布式光伏消纳的综合能源系统规划方法，其特征在于，步骤1具体过程为：步骤1.1、从数据库获取历史温度数据集和历史辐照数据集，将日期按照供暖期和非供暖期划分，分别对供暖期和非供暖期下的历史温度数据集进行采用快速密度峰值搜索的聚类算法聚类，获得温度簇；步骤1.2、对温度簇内对应日期的历史辐照数据集进行再次采用快速密度峰值搜索的聚类算法聚类，得到温度
‑
辐照典型气象场景。3.根据权利要求1所述考虑高比例分布式光伏消纳的综合能源系统规划方法，其特征在于，步骤2具体过程为：步骤2.1、从数据库获取历史辐照
‑
负荷数据，将历史辐照
‑
负荷数据按照典型气象场景的类进行分组；步骤2.2、对耦合对抗变分自编码器中的变分自编码模块进行改进；步骤2.3、向耦合对抗变分自编码器中分别输入分组后的历史辐照
‑
负荷数据，生成多个耦合气象特征的辐照
‑
负荷场景集。4.根据权利要求3所述考虑高比例分布式光伏消纳的综合能源系统规划方法，其特征在于，步骤2.2具体过程为：耦合对抗变分自编码器包含两个对抗的变分自编码模块，每个变分自编码模块均包括编码器、解码器和鉴别器，两个变分自编码模块分别对应i＝1，2；表示为：AdVAE
i
(i＝1,2)，设q
i
、p
i
和f
i
分别为编码器、解码器和鉴别器，X1和X2是两组不同属性图像，且X
i
～P
Xi
,i＝1,2，X
i
经过编码器得到潜变量Z
i
，q
i(m)
代表编码器网络的第m层，通过两个解码器网络的反卷积层p
i
转换成图像X
i
，为解码器网络的第n层，鉴别器为f
i
，f
i(s)
为两个鉴别器网络的第s层，各层函数公式如下：各层函数公式如下：f
i
(X
i
)＝f
i(s)
(f
i(s
‑
1)
(...(f
i(1)
(X
i
)))),i＝1,2。5.根据权利要求1所述考虑高比例分布式光伏消纳的综合能源系统规划方法，其特征
在于，步骤3具体过程为：分别对耦合气象特征的辐照
‑
负荷场景集采用快速密度峰值搜索聚类算法进行聚类，获取辐照
‑
负荷典型场景日。6.根据权利要求1所述考虑高比例分布式光伏消纳的综合能源系统规划方法，其特征在于，步骤4具体过程为：1)以综合能源系统的全生命周期成本最低为目标构件目标函数，具体为：min f
t
＝f
tOIEF
+f
tExpa (6)式(6)中，f
t
为综合能源系统全生命周期成本；f
tOIEF
为运行成本；为投资成本；其中：式中，和分别为购买的电力和天然气；ΔP
ij,t
为线路功率损耗；为线路功率损耗；和分别为电锅炉、电制冷机与发电站的电负荷；ΔH
l,t
为管道l的热损失；为热电设备输出功率；和分别为电力、天然气和热力价格；θ
P
和θ
H
分别为用电能源设备与热电设备的单位运维成本；f
Expa
＝f
P
+f
G
+f
H
ꢀꢀ<...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘霄，程孟增，商文颖，张娜，赵琳，高靖，宋坤，宋卓然，杨博，李华，刘禹彤，满林坤，王宗元，杨朔，徐熙林，张晓天，杨天蒙，李纯正，胡旌伟，李金起，郭玉，赵暄远，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：