一种基于双目标优化的综合能源系统电热负荷联合恢复方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于双目标优化的综合能源系统电热负荷联合恢复方法，涉及综合能源系统运行领域；包括以下步骤：S1、建立综合能源系统电负荷恢复模型；S2、建立综合能源系统热负荷恢复模型；S3、基于双目标优化方法建立综合能源系统电热负荷联合恢复模型；S4、采用NormalizedNormalConstraint方法求解模型得到Pareto前沿；S5、采用TOPSIS方法获得电热负荷恢复方案；本发明专利技术获得电、热负荷恢复方案的Pareto前沿，通过TOPSIS方法挑选出最终方案，通过所提出的方法可全面电热能流间的耦合互补作用，有效解决综合能源系统电负荷恢复与热负荷恢复之间的冲突与矛盾，实现电热负荷的高效协同恢复，提高综合能源系统应对极端事件的能力。能力。能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目标优化的综合能源系统电热负荷联合恢复方法


[0001]本专利技术涉及综合能源系统运行领域，具体的是一种基于双目标优化的综合能源系统电热负荷联合恢复方法。

技术介绍

[0002]综合能源系统集成了燃气、电力、供热、交通等多种能源子系统，可通过多个能源子系统间的相互协同，实现一次能源的梯级利用，提高可再生能源利用率，实现多能负荷的协调互补，达到能源系统的节能减排的目标，在工程应用中，综合能源系统可充分利用热网及建筑物的热惯性特征，提高了电力系统运行的灵活性，促进风电的消纳，降低能源成本，因而正越来越得到更多的关注。
[0003]应对台风、信息攻击等极端事件的能力(即恢复力或弹性)是衡量能源系统性能的一个重要指标，在综合能源系统中，多种能流间的耦合关系十分负载，使得系统弹性变得十分复杂，一方面，由于不同能流间存在互补效应，多个子系统之间的相互支撑作用可以降低子系统的故障风险，另一方面，在一些情况下，耦合系统之间可能发生级联故障，因此，如果针对综合能源系统复杂的能流耦合关系，提高其在极端事件下的运行弹性，特别是在故障情后下负荷恢复能力，是工程应用中亟需解决的难题，然而，现有技术往往单独考虑电力系统或供热系统的负荷恢复问题，无法考虑电、热能流间的耦合关系与相互影响，既无法利用电热能流间的互补作用来提高系统弹性，也无法解决电、热负荷恢复过程中所存在的矛盾与冲突，从而导致负荷恢复方案低效甚至无效。

技术实现思路

[0004]为解决上述
技术介绍
中提到的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于双目标优化的综合能源系统电热负荷联合恢复方法，本专利技术获得电、热负荷恢复方案的Pareto前沿，通过TOPSIS方法挑选出最终方案，通过所提出的方法可全面电热能流间的耦合互补作用，有效解决综合能源系统电负荷恢复与热负荷恢复之间的冲突与矛盾，实现电热负荷的高效协同恢复，提高综合能源系统应对极端事件的能力。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种基于双目标优化的综合能源系统电热负荷联合恢复方法，包括以下步骤：
[0007]S1、建立综合能源系统电负荷恢复模型；
[0008]S2、建立综合能源系统热负荷恢复模型；
[0009]S3、基于双目标优化方法建立综合能源系统电热负荷联合恢复模型；
[0010]S4、采用Normalized Normal Constraint方法求解模型得到Pareto前沿；
[0011]S5、采用TOPSIS方法获得电热负荷恢复方案。
[0012]进一步地，所述步骤S1建立综合能源系统电负荷恢复模型进一步包括：
[0013]S11、建立综合能源系统电负荷恢复问题的目标函数，所述电负荷恢复问题的目标函数为：
[0014]min f
e
＝ω
e1
f
e1
+ω
e2
f
e2
+ω
e3
f
e3
[0015][0016][0017][0018]其中，t为调度时段；Δt为调度时段间隔；Τ为调度时段集合；E
b
为电网节点索引集合；E
br
为电网线路索引集合；f
e
为电负荷恢复目标函数；f
e1
、f
e2
、f
e3
分别为失负荷成本、燃料成本和购电成本、电网能量损耗惩罚成本；ω
e1
、ω
e2
、ω
e3
分别为失负荷成本、燃料成本和购电成本、电网能量损耗惩罚成本的权重系数；为t时段节点i处恢复的三相电负荷变量；为节点i处电负荷优先级系数；c
gas
为燃气成本；η
gt
为燃气轮机发电效率；为t时段节点i负荷的燃气轮机三相发电功率变量；c
grid
为电网购电价格；为三相购电功率变量；r
j
为线路j的电阻；为线路t时段线路j的三相电流平方变量；1为各元素均为1的列向量。
[0019]S12、建立综合能源系统电负荷恢复约束条件；
[0020]S13、建立综合能源系统电网联络线和设备运行约束；
[0021]S14、建立综合能源系统三相不平衡配电网约束。
[0022]进一步地，所述步骤S13建立综合能源系统电网联络线和设备运行约束进一步包括：
[0023]S131、建立联络线功率约束；
[0024]S132、建立补偿电容器无功功率约束；
[0025]S133、建立可再生能源出力约束；
[0026]S134、建立热电联产机组运行约束；
[0027]S135、建立电锅炉运行约束。
[0028]进一步地，所述步骤S14建立综合能源系统三相不平衡配电网约束进一步包括：
[0029]S141、建立电压约束；
[0030]S142、建立线路电流约束；
[0031]S143、建立电压调节器运行约束；
[0032]S144、建立线路潮流方程约束；
[0033]S145、建立节点功率平衡约束。
[0034]进一步地，所述步骤S2建立综合能源系统热负荷恢复模型进一步包括：
[0035]S21、建立综合能源系统热负荷恢复问题的目标函数，所述热负荷恢复问题的目标函数为：
[0036][0037]其中，f
h
为热负荷恢复问题的目标函数；Φ
ln
为热网负荷节点索引集合；为t时段节点k处建筑物室内温度变量；τ
opt
为建筑物室内温度理想值；
[0038]S22、建立综合能源系统热负荷恢复问题的约束条件。
[0039]进一步地，所述步骤S22建立综合能源系统热负荷恢复问题的约束条件进一步包括：
[0040]S221、建立热网运行约束条件；
[0041]S222、建立建筑物热负荷约束条件。
[0042]进一步地，所述步骤S3建立的基于双目标优化方法建立综合能源系统电热负荷联合恢复模型，其数学形式如下如式：
[0043]min{f
e
,f
h
}
[0044]s.t.电负荷恢复问题约束条件
[0045]热负荷恢复问题约束条件。
[0046]进一步地，所述步骤S5采用TOPSIS方法获得电热负荷恢复方案进一步包括：
[0047]S51、对Pareto前沿上的点k,k＝1,2,
…
,K，分别计算其与乌托邦点和负理想点的距离及
[0048][0049][0050]其中，为Pareto前沿上第k点的坐标；p
utp
为乌托邦点的坐标；p
nip
为负理想点坐标。
[0051]S52、对Pareto前沿上的点k,k＝1,2,
…
,K，计算其相似度：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双目标优化的综合能源系统电热负荷联合恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立综合能源系统电负荷恢复模型；S2、建立综合能源系统热负荷恢复模型；S3、基于双目标优化方法建立综合能源系统电热负荷联合恢复模型；S4、采用Normalized Normal Constraint方法求解模型得到Pareto前沿；S5、采用TOPSIS方法获得电热负荷恢复方案。2.根据权利要求1所述的一种基于双目标优化的综合能源系统电热负荷联合恢复方法，其特征在于，所述步骤S1建立综合能源系统电负荷恢复模型进一步包括：S11、建立综合能源系统电负荷恢复问题的目标函数，所述电负荷恢复问题的目标函数为：min f
e
＝ω
e1
f
e1
+ω
e2
f
e2
+ω
e3
f
e3e3e3
其中，t为调度时段；Δt为调度时段间隔；Τ为调度时段集合；E
b
为电网节点索引集合；E
br
为电网线路索引集合；f
e
为电负荷恢复目标函数；f
e1
、f
e2
、f
e3
分别为失负荷成本、燃料成本和购电成本、电网能量损耗惩罚成本；ω
e1
、ω
e2
、ω
e3
分别为失负荷成本、燃料成本和购电成本、电网能量损耗惩罚成本的权重系数；为t时段节点i处恢复的三相电负荷变量；为节点i处电负荷优先级系数；c
gas
为燃气成本；η
gt
为燃气轮机发电效率；为t时段节点i负荷的燃气轮机三相发电功率变量；c
grid
为电网购电价格；为三相购电功率变量；r
j
为线路j的电阻；为线路t时段线路j的三相电流平方变量；1为各元素均为1的列向量；S12、建立综合能源系统电负荷恢复约束条件；S13、建立综合能源系统电网联络线和设备运行约束；S14、建立综合能源系统三相不平衡配电网约束。3.根据权利要求2所述的一种基于双目标优化的综合能源系统电热负荷联合恢复方法，其特征在于，所述步骤S13建立综合能源系统电网联络线和设备运行约束进一步包括：S131、建立联络线功率约束；S132、建立补偿电容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆帅，李沅，顾伟，丁世兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：