基于机会约束的电热耦合综合能源系统多目标优化方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于机会约束的电热耦合综合能源系统多目标优化方法，属于能源系统仿真领域。该方法首先构建电

Multi-objective optimization method of electrothermal coupling integrated energy system based on opportunity constraints

【技术实现步骤摘要】
基于机会约束的电热耦合综合能源系统多目标优化方法


[0001]本专利技术涉及一种基于机会约束的电
‑
热耦合综合能源系统多目标优化方法，属于能源系统仿真


技术介绍

[0002]综合能源系统是利用先进的信息通信、能源转化和优化控制技术，耦合电、热、冷、气等多种异质能源，实现能源供应、传输与分配、转化、存储、利用环节中各能源子系统协同互补、灵活调度、实时交互的新型“源
‑
网
‑
荷
‑
储”一体化系统。综合能源系统突破传统能源系统独立运行的壁垒，具有多能互补，能源梯级利用优势，对于推动我国能源结构向低碳化转型具有重要意义。
[0003]电
‑
热耦合综合能源系统是综合能源系统建设的典型形式之一，它是以热电联产技术为基础，结合本地可再生能源和用户侧资源，实现向一定区域内的用户以清洁、高效的方式提供电力和冷/热服务的综合供能系统。电
‑
热耦合综合能源系统耦合电、气、冷、热四种能源，实现各能源子系统在能源供应、转化、传输、存储环节的统一协调，现有研究围绕单元设备建模、运行优化、储能设备的引入和负荷侧需求响应等。电
‑
热耦合综合能源系统在运行方式方面既可以孤岛运行，也可以与上级电网和上级市政供热管网并网运行。
[0004]电力和热力在成本、需求、时空等方面的不同以及相互耦合与转化的特性为电
‑
热耦合综合能源系统的运行调度带来极大的优化空间。但近年来可再生能源渗透率不断提高，由于可再生能源发电具有很大的间歇性、随机性和波动性，影响电力系统运行的经济性和安全性，导致“弃风弃光”现象，制约能源转型中可再生能源的发展利用。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供一种满足经济性和环保性整体最优的多目标优化调度模型。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：一种基于机会约束的电热耦合综合能源系统多目标优化方法，其特征在于：
[0007]构建电热耦合综合能源系统架构，所述架构中设有可再生能源设备、联供设备、储能设备、制冷设备和辅助设备，建立架构中各设备的数学模型；
[0008]以经济性和环保性为一级指标，根据电热耦合综合能源系统负荷类型、储能设备配置方案和可再生能源设备出力配置方案构建多个不同的运行场景，对于每个运行场景分别单独以经济性和环保性为优化目标得到单一指标下的优化数据，以优化数据为矩阵元素来建立评估矩阵R
′
，对评估矩阵R
′
进行数据标准化处理得到新的评估矩阵R；根据新的评估矩阵R，求解一级指标的熵权；
[0009]根据架构中各设备的数学模型确定电热耦合综合能源系统优化调度的决策变量，依据决策变量，根据一级指标的熵权计算一级指标的加权和，并以该加权和最小为目标函数，构建约束条件中包含引入机会约束规划处理的可再生能源设备约束的多目标优化调度
模型。
[0010]对上述技术方案的进一步设计为：所述引入机会约束规划处理的可再生能源设备约束的约束条件如下：
[0011][0012]其中：表示可再生能源设备发电功率的下限，分别表示可再生能源设备发电功率的实际功率大小与预测功率大小；η表示给定的置信度；是标准正态分布 N(0,1)的逆累积分布函数，为可再生能源设备发电预测功率服从高斯分布时的标准差。
[0013]对评估矩阵R
′
进行数据标准化处理过程为：
[0014]当指标是正向指标时，
[0015][0016]当指标是负向指标时，
[0017][0018]式中，r
′
ij
为评估矩阵R
′
的元素，矩阵行i为运行场景，矩阵列j为指标，r
′
j
为j指标列向量， r
ij
为新的评估矩阵R的元素。
[0019]求解一级指标的熵权ω
EWM
的公式如下：
[0020][0021][0022]式中，H
j
表示熵值，k＝1/(ln i)，为常数，M、N分别为评估矩阵R的总行数和总列数。
[0023]所述联供设备包括燃气轮机和余热回收器；储能设备包括蓄电池、蓄热槽和蓄冷槽；所述制冷设备包括电制冷机和吸收式冷机；所述辅助设备包括燃气锅炉、电锅炉和热交换器；所述可再生能源设备包括风力发电机和光伏发电装置。
[0024]所述多目标优化调度模型的约束条件包括功率平衡约束、与外部电网交互的电功率约束和微能源网内各设备运行约束；所述功率平衡约束包括电功率平衡约束、热功率平衡约束和冷功率平衡约束；所述微能源网内各设备运行约束包括引入机会约束规划处理的可再生能源设备约束，联供设备、制冷设备和辅助设备运行效率约束，联供设备、制冷设备和辅助设备运行边界约束和储能设备运行约束。
[0025]本公开的有益效果在于：
[0026]本专利技术的方法建立以经经济性和环保性为一级指标的多目标评价体系，对电
‑
热耦合综合能源系统所带来的经济性和环保性进行综合评价，对于实际工程的落地建设具有
指导意义。同时针对可再生能源发电具有很大的间歇性、随机性和波动性的特点，引入机会约束规划处理可再生能源出力的不确定性，有助提升电
‑
热耦合综合能源系统消纳可再生能源的能力，减少“弃风弃光”现象，保障电力系统运行的经济性和安全性。
附图说明
[0027]图1为基于机会约束考虑可再生能源出力不确定性的电
‑
热耦合综合能源系统多目标优化仿真方法流程图；
[0028]图2为本专利技术实施例的系统架构；
[0029]图3为本专利技术实施例的多目标评价指标体系；
[0030]图4为本专利技术实施例中未引入机会约束规划的经济性和环保性优化调度结果图；
[0031]图5为本专利技术实施例中未引入机会约束规划的输出功率图；
[0032]图6为本专利技术实施例中未引入机会约束规划的系统储能变化图；
[0033]图7为本专利技术实施例中引入机会约束规划的经济性和环保性优化调度结果图；
[0034]图8为本专利技术实施例中引入机会约束规划的输出功率图；
[0035]图9为本专利技术实施例中引入机会约束规划的系统储能变化图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图以及具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0037]实施例
[0038]本实施例的基于机会约束的电热耦合综合能源系统多目标优化方法，其流程如图1所示，
[0039]步骤一、构建电
‑
热耦合综合能源系统架构，如图2所示，在本实施例中，电
‑
热耦合综合能源系统采用总线式结构，架构中各设备表示符号如表1所示。
[0040]表1电
‑
热耦合综合能源系统各设备表示符号
[0041][本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机会约束的电热耦合综合能源系统多目标优化方法，其特征在于：构建电热耦合综合能源系统架构，所述架构中设有可再生能源设备、联供设备、储能设备、制冷设备和辅助设备，建立架构中各设备的数学模型；以经济性和环保性为一级指标，根据电热耦合综合能源系统负荷类型、储能设备配置方案和可再生能源设备出力配置方案构建多个不同的运行场景，对于每个运行场景分别单独以经济性和环保性为优化目标得到单一指标下的优化数据，以优化数据为矩阵元素来建立评估矩阵R
′
，对评估矩阵R
′
进行数据标准化处理得到新的评估矩阵R；根据新的评估矩阵R，求解一级指标的熵权；根据架构中各设备的数学模型确定电热耦合综合能源系统优化调度的决策变量，依据决策变量，根据一级指标的熵权计算一级指标的加权和，并以该加权和最小为目标函数，构建约束条件中包含引入机会约束规划处理的可再生能源设备约束的多目标优化调度模型。2.根据权利要求1所述基于机会约束的电热耦合综合能源系统多目标优化方法，其特征在于：所述引入机会约束规划处理的可再生能源设备约束的约束条件如下：其中：表示可再生能源设备发电功率的下限，分别表示可再生能源设备发电功率的实际功率大小与预测功率大小；η表示给定的置信度；是标准正态分布N(0,1)的逆累积分布函数，为可再生能源设备发电预测功率服从高斯分布时的标准差。3.根据权利要求1所述基于机会约束的电热耦合综合能源系统多目标优化方法，其特征在于：对评估矩阵R
′
进行数据标准化处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：王球，张群，王鑫，诸晓骏，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：