一种区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法技术方案

本发明专利技术涉及综合能源系统规划领域，尤其涉及一种区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法，包括：步骤1：建立分布式资源和储能的区域综合能源系统运行架构；步骤2：建立区域综合能源系统运行的目标函数；目标函数包括三个模块，分别为运行成本、环境成本和系统可靠性；步骤3：设置区域综合能源系统的优化控制约束条件，约束条件包含等式约束和不等式约束；步骤4：联立区域综合能源系统运行架构、目标函数和约束条件，构建区域综合能源系统协同模型，进行资源和储能分布式优化规划，根据优化调度结果调整区域综合能源系统中分布式资源和储能的运行方式。本发明专利技术实现区域综合能源系统合理的能源供应和各用户的经济最优运行。系统合理的能源供应和各用户的经济最优运行。系统合理的能源供应和各用户的经济最优运行。

【技术实现步骤摘要】
一种区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法


[0001]本专利技术涉及综合能源系统规划领域，尤其涉及一种区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法。

技术介绍

[0002]区域综合能源系统以电力系统为核心，采用分布式发电，促进电、热、冷、气的供需互动，提高区域能源利用效率和可再生能源消费水平。从系统的规划建设到投入运行，对各种能源的生产、输送、分配、转换、储存和供应进行总体调度和优化；然而，综合能源系统的研究仍处于起步阶段，在系统建模、运行优化和不确定性分析等方面还有许多问题需要进一步研究。
[0003]在综合能源系统网络的潮流建模方面，区域供热网络的传热过程与配电系统的潮流有许多相似之处，但动态过程的能量传递时间和时间尺度存在显著差异。在综合能源系统的运行优化方面，电、热等能源系统相互隔离运行，多能源互补、多系统协同运行的效益没有得到最大化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了提供一种区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法，实现区域综合能源系统合理的能源供应和各用户的经济最优运行。
[0005]为解决以上技术问题，本专利技术的技术方案为：一种区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法，包括：
[0006]步骤1：建立分布式资源和储能的区域综合能源系统运行架构；
[0007]步骤2：建立区域综合能源系统运行的目标函数；目标函数包括三个模块，分别为运行成本、环境成本和系统可靠性；
[0008]步骤3：设置区域综合能源系统的优化控制约束条件，约束条件包含等式约束和不等式约束；等式约束为对应的电能、热能和燃气能量的功率平衡方程约束；不等式约束为储能装置、能量转换装置以及电力与电网、热网和燃气网的交互约束；
[0009]步骤4：联立区域综合能源系统运行架构、目标函数和约束条件，构建区域综合能源系统协同模型，进行资源和储能分布式优化规划，根据优化调度结果调整区域综合能源系统中分布式资源和储能的运行方式。
[0010]进一步的，所述分布式资源和储能的区域综合能源系统运行架构包括能源供应网络、能量交换模块、能量存储模块、能源供应单元和终端用户。
[0011]进一步的，运行成本的目标函数如下：
[0012]f1＝min(B1+B2+B3)
[0013]其中，f1是运行成本；B1是电源模块的运行成本；B2是天然气负荷成本；B3是分布式发电的运营成本。
[0014]进一步的，环境成本的目标函数如下：
[0015][0016]其中，f2是环境成本；
g
是排放源的功率；δ是污染物的排放系数；γ是污染物排放水平；是排污的罚款。
[0017]进一步的，系统可靠性的目标函数如下：
[0018][0019]其中，f3是能源供应的损失率；r1和r2分别表示系统的总能源需求和总能源供应。
[0020]进一步的，等式约束中，功率平衡是指系统内外的电力供应必须满足系统的电力负荷需求，系统需要满足功率平衡方程约束，如下式所示：
[0021]h1+h2+h3+h4+h5＝k1+k2+k3[0022]其中，h1,h2,h3,h4,h5分别为电网与综合能源系统之间的电力交换功率、风电输出功率、分布式光伏输出功率、天然气输出功率和蓄电池放电功率；k1,k2,k3分别为系统总负荷、分布式光伏输出功率和电动汽车负荷。
[0023]进一步的，不等式约束中，参与系统调度的机组的输出必须介于设备的最小输出和最大输出之间，同时其输出功率必须满足设备爬升速率的要求，可降低负荷必须满足用户侧可调容量的限制，因此设置最大可降低负荷比例来限制可降低负荷，并考虑可降低负荷的补偿成本；具体约束表示为：
[0024][0025]其中，θ是设备爬坡能力阈值；c1和c2分别为电池在储能周期开始和结束时的剩余容量；σ为电池充电效率；υ表示电池最大允许充电电流；在设备放电过程中，不得超过设备本身的最大放电速率。
[0026]进一步的，步骤4构建区域综合能源系统协同模型中，为了保证区域与主网的友好交互，与主网交互的功率受与主网交互峰值功率的约束，如下式所示：
[0027][0028]其中，F是与主网交互的能量，能量等于功率乘以时间；M是用户总数；x是用户序列号；D
x
是用户购买的能量；D
xmax
是与主网交互允许的最大功率；
[0029]根据区域综合能源系统的运行策略即与主网交互的功率受与主网交互峰值功率的约束公式，在计算过程中，通过分类遗传算法得到最优的帕累托解集，并利用模糊隶属度函数从最优解集中选择最优解；决策者对目标优化的满意程度反映在隶属度的大小上，综合3个目标函数的模糊隶属度得到最优解。
[0030]本专利技术具有如下有益效果：
[0031]一、本专利技术构建区域综合能源系统架构，建立了3个目标函数并设置等式约束条件和不等式约束条件，建立分布式资源和储能的协同规划模型，对系统中的资源与储能设备进行分布式优化规划，使各资源和储能设备能够根据优化调度结果调整其运行方式，从而实现合理的能源供应和各用户的经济最优运行。
[0032]二、分布式计算可以将区域联合调度中心集中的最优调度任务分解为多个子任务，并将最优调度任务分配给每个用户；基于分布式算法的综合能源系统协调控制研究是指在区域内采用分布式计算的方法，实现多用户综合能源系统协同优化，区域多能源协调规划与分布式计算相结合是实现综合能源系统能源优化和稳定运行的关键。
附图说明
[0033]图1为本专利技术协同规划方法流程图；
[0034]图2为本专利技术区域综合能源系统运行架构示意图；
[0035]图3为分布式资源和储能的协同规划模型框架图。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0037]请参考图1至图3，本专利技术为一种区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法，其步骤包括：
[0038]步骤1：建立分布式资源和储能的区域综合能源系统运行架构；参阅图2，分布式资源和储能的区域综合能源系统运行架构包括能源供应网络、能量交换模块、能量存储模块、能源供应单元和终端用户；
[0039]其中，对于能源供应网络，以光伏供电设备模型为例。太阳能光伏发电系统是最常见的分布式发电系统之一。光伏输出与太阳强度、空气洁净度、设备运行条件、温度以及光伏设备本身的性能参数相关；当光伏设备采用最大功率点跟踪控制策略时，其输出功率如式(1)所示：
[0040][0041]式(1)中，w和w0分别为标准实验条件下的实际光伏输出和测试输出；
p
和p0分别为光强和标准值；a是温度系数；q和q0是光伏发电的实际现场工作温度和参考温度值。
[0042]其中，对于能量存储模块，储能设备是一种重要的类型，它可以通过储能和释放来完成时间尺度上的能量传递。下面是电气设备模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法，其特征在于：包括步骤1：建立分布式资源和储能的区域综合能源系统运行架构；步骤2：建立区域综合能源系统运行的目标函数；目标函数包括三个模块，分别为运行成本、环境成本和系统可靠性；步骤3：设置区域综合能源系统的优化控制约束条件，约束条件包含等式约束和不等式约束；等式约束为对应的电能、热能和燃气能量的功率平衡方程约束；不等式约束为储能装置、能量转换装置以及电力与电网、热网和燃气网的交互约束；步骤4：联立区域综合能源系统运行架构、目标函数和约束条件，构建区域综合能源系统协同模型，进行资源和储能分布式优化规划，根据优化调度结果调整区域综合能源系统中分布式资源和储能的运行方式。2.根据权利要求1所述的区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法，其特征在于：所述分布式资源和储能的区域综合能源系统运行架构包括能源供应网络、能量交换模块、能量存储模块、能源供应单元和终端用户。3.根据权利要求1所述的区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法，运行成本的目标函数如下：f1＝min(B1+B2+B3)其中，f1是运行成本；B1是电源模块的运行成本；B2是天然气负荷成本；B3是分布式发电的运营成本。4.根据权利要求1所述的区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法，环境成本的目标函数如下：其中，f2是环境成本；
g
是排放源的功率；δ是污染物的排放系数；γ是污染物排放水平；是排污的罚款。5.根据权利要求1所述的区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法，系统可靠性的目标函数如下：其中，f3是能源供应的损失率；r1和r2分别表示系统的总能源需求和总能源供应。6.根据权利要求1所述的区域综合能源系统分布式资源和储能协同规划方法，等式约束中，功率平...

【专利技术属性】
技术研发人员：马洲俊，张勇，吴志，祖炜灿，谈健，周恒俊，陈丽，王哲，黄俊辉，许洪华，高海洋，陈庭记，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：