一种计及柔性负荷的综合能源系统优化调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种计及柔性负荷的综合能源系统优化调度方法，包括：获取典型日的综合能源系统预测数据；预测数据包括风电、光伏出力以及各个时刻的可平移负荷；根据电价、IES的额定冷、热电比确定可平移电、冷、热负荷的负荷目标值；将确定的负荷目标值输入预先构建的可平移负荷优化模型进行优化，得到优化后可平移负荷实际值；将实际值输入预先构建的IES优化调度模型，采用ADMM算法进行求解，得到综合能源系统日前调度结果，根据系统日前调度结果对综合能源系统进行调度；IES优化调度模型中包括可平移负荷优化模型。本发明专利技术充分利用柔性负荷的响应，对综合能源系统进行优化求解，能够减少峰谷差、提高综合能源系统运行的经济性与可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种计及柔性负荷的综合能源系统优化调度方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种计及柔性负荷的综合能源系统优化调度方法及系统，属于综合能源系统优化调度


技术介绍

[0002]能源问题是制约当前经济社会发展的主要因素，大力发展可再生替代能源，推进化石能源的清洁利用是当前的两大主题。因此，如何优化能源消耗结构，尽可能开发利用多种新能源和可再生能源，提高能效，降低环境污染成为亟需解决的问题。基于此，综合能源系统(integrated energy system,IES)的概念应运而生。它指的是，通过对包含常规能源和新能源在内的多种能源进行互补利用，来满足终端用户的用能需求。
[0003]现有的IES的优化调度主要集中在“源”和“储”的调度，即对可控的分布式电源和储能设备的调度上，以降低整个系统的运行成本。随着电力系统的发展，特别是在开放的电力市场中，需求侧响应参与电力系统的优化调度受到更多研究者的关注。需求侧响应作为一种有效的电网—用户互动手段已在电网的规划和调度研究中有广泛的应用。
[0004]在含高比例的风、光可再生能源发电出力的综合能源系统中考虑需求侧响应影响用户的负荷消耗策略有助于实现削峰填谷，充分利用各类能源，减少化石能源消耗，以维护整个系统的稳定运行和最大效益的节能减排。随着我国智能设备的广泛使用，负荷侧将会越来越多的参与优化调度。综合能源系统中，柔性负荷(flexibleload,FL)需求包括了冷、热、电负荷的综合需求，通过引入可平移负荷研究对其运行的影响。因此，本专利技术提出了一种计及柔性负荷的综合能源系统优化调度方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种计及柔性负荷的综合能源系统优化调度方法及系统，充分利用柔性负荷的响应，对综合能源系统进行优化求解，能够减少峰谷差、提高综合能源系统运行的经济性与可靠性。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种计及柔性负荷的综合能源系统优化调度方法，包括：
[0007]获取典型日的综合能源系统预测数据；其中，所述预测数据包括风电、光伏出力以及各个时刻的可平移负荷；
[0008]根据电价、IES的额定冷、热电比确定可平移电、冷、热负荷的负荷目标值；
[0009]将确定的负荷目标值输入预先构建的可平移负荷优化模型进行优化，得到优化后可平移负荷实际值；
[0010]将优化后可平移负荷实际值输入预先构建的IES优化调度模型，采用ADMM算法进行求解，得到综合能源系统日前调度结果，并根据系统日前调度结果对综合能源系统进行调度；其中，所述IES优化调度模型中包括可平移负荷优化模型。
[0011]根据第一方面，进一步地，所述根据电价、IES的额定冷、热电比确定可平移电、冷、
热负荷的负荷目标值，包括：
[0012]根据峰时电价时电负荷少、谷时电价电负荷多的原则，确定可平移电负荷的目标值，通过下式实现：
[0013][0014]式(1)中，P
tto
表示t时刻综合能源系统可平移电负荷的目标值，表示为t时刻的购售电价格，表示t时刻可平移电负荷预测值；
[0015]冷、热负荷进行平移的目标值为平移后可平移电负荷的实际值P
il2
与综合能源系统相关设备的额定冷、热电比的乘积，通过下式实现：
[0016][0017]式(2)中，表示t时刻系统可平移热负荷的目标值，P
tl2
表示t时刻经过平移后可平移电负荷的实际值，f
HE
表示综合能源系统内燃气轮机组的额定热电比；表示t时刻系统可平移冷负荷的目标值，f
CE
表示综合能源系统相关制冷设备的冷电比。
[0018]根据第一方面，进一步地，所述IES优化调度模型的优化目标为最小化综合能源系统运行和环境保护成本，通过以下步骤构建：
[0019]初始化一天24h为调度周期，步长为1h，有N台设备；
[0020]构建综合能源系统运行成本的目标函数，通过下式表示：
[0021][0022][0023][0024][0025][0026][0027]其中，公式(3)中，C
total
为t时刻综合能源系统运行成本，C
teng
分别为t时刻设备i的运行成本、能源购买成本；公式(4)中，为设备i单位功率运维成本，W
ti
为t时刻设备i的功率，属于电功率P、热功率H、冷功率C中的一种；公式(5)中，分别表示t时刻的购/售电、天然气成本；公式(6)中，为t时刻的购售电价格；P
tgrid
为t时刻的购/售电功率，大于0时表示购电，小于0时表示售电；公式(7)中，为t时刻的购售气价格；P
tgas
为t时刻的购气功率；公式(8)中，为t时刻因平移负荷而损失的成本；λ
loss
为平移负荷亏损系数；为t时刻平移前的负荷预测值；为t时刻平移后的负荷实际值，M包括属于电
功率P、热功率H、冷功率C；
[0028]构建综合能源系统环境保护成本目标函数，通过下式表示：
[0029][0030]式(9)中，为综合能源系统环境保护成本；为单位电功率折算的二氧化碳排放惩罚价格；P
tP2G,g
为t时刻电转气设备产生的气功率；为单位气功率折算的二氧化碳排放惩罚价格；
[0031]构建综合能源系统能量转换设备模型，通过下式表示：
[0032][0033][0034]C
tEC
＝P
tEC
·
η
EC
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)
[0035][0036]P
tP2G,g
＝P
tP2G,e
·
η
P2G
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0037]其中，公式(10)表示燃气轮机模型，P
tGT
为t时刻燃气轮机输出的电功率；P
tGT,gas
表示t时刻输入燃气轮机的气功率；η
GT,e
、η
GT,h
分别为燃气轮机的产电、热效率；为t时刻燃气轮机输出的热功率；公式(11)表示燃气锅炉模型，为t时刻燃气锅炉输出的热功率；P
tGB,gas
表示t时刻输入燃气锅炉的气功率；η
GB,h
为燃气锅炉的产热效率；公式(12)表示电制冷机模型，为t时刻电制冷机输出的冷功率；P
tEC
为t时刻输入电制冷机的电功率；η
EC
为电制冷机的产冷效率；公式(13)表示吸收式制冷机模型，为t时刻吸收式制冷机输出的冷功率；为t时刻输入吸收式制冷机的热功率；η
AC
为吸收式制冷机的产冷效率；公式(14)表示电转气设备模型，P
tP2G,g
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及柔性负荷的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，包括：获取典型日的综合能源系统预测数据；其中，所述预测数据包括风电、光伏出力以及各个时刻的可平移负荷；根据电价、IES的额定冷、热电比确定可平移电、冷、热负荷的负荷目标值；将确定的负荷目标值输入预先构建的可平移负荷优化模型进行优化，得到优化后可平移负荷实际值；将优化后可平移负荷实际值输入预先构建的IES优化调度模型，采用ADMM算法进行求解，得到综合能源系统日前调度结果，并根据系统日前调度结果对综合能源系统进行调度；其中，所述IES优化调度模型中包括可平移负荷优化模型。2.根据权利要求1所述的计及柔性负荷的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述根据电价、IES的额定冷、热电比确定可平移电、冷、热负荷的负荷目标值，包括：根据峰时电价时电负荷少、谷时电价电负荷多的原则，确定电负荷的目标值，通过下式实现：式(1)中，P
tto
表示t时刻综合能源系统可平移电负荷的目标值，表示为t时刻的购售电价格，表示t时刻可平移电负荷的预测值；冷、热负荷进行平移的目标值为平移后可平移电负荷的实际值P
tl2
与综合能源系统相关设备的额定冷、热电比的乘积，通过下式实现：式(2)中，表示t时刻系统可平移热负荷的目标值，P
tl2
表示t时刻经过平移后可平移电负荷的实际值，f
HE
表示综合能源系统内燃气轮机组的额定热电比；表示t时刻系统可平移冷负荷的目标值，f
CE
表示综合能源系统相关制冷设备的冷电比。3.根据权利要求1所述的计及柔性负荷的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述IES优化调度模型的优化目标为最小化综合能源系统运行和环境保护成本，通过以下步骤构建：初始化一天24h为调度周期，步长为1h，有N台设备；构建综合能源系统运行成本的目标函数，通过下式表示：构建综合能源系统运行成本的目标函数，通过下式表示：构建综合能源系统运行成本的目标函数，通过下式表示：构建综合能源系统运行成本的目标函数，通过下式表示：
其中，公式(3)中，C
total
为t时刻综合能源系统运行成本，分别为t时刻设备i的运行成本、能源购买成本；公式(4)中，为设备i单位功率运维成本，W
ti
为t时刻设备i的功率，属于电功率P、热功率H、冷功率C中的一种；公式(5)中，分别表示t时刻的购/售电、天然气成本；公式(6)中，为t时刻的购售电价格；P
tgrid
为t时刻的购/售电功率，大于0时表示购电，小于0时表示售电；公式(7)中，为t时刻的购售气价格；P
tgas
为t时刻的购气功率；公式(8)中，为t时刻因平移负荷而损失的成本；λ
loss
为平移负荷亏损系数；为t时刻平移前的负荷预测值；为t时刻平移后的负荷实际值，M包括属于电功率P、热功率H、冷功率C；构建综合能源系统环境保护成本目标函数，通过下式表示：式(9)中，为综合能源系统环境保护成本；为单位电功率折算的二氧化碳排放惩罚价格；P
tP2G,g
为t时刻电转气设备产生的气功率；为单位气功率折算的二氧化碳排放惩罚价格；构建综合能源系统能量转换设备模型，通过下式表示：H
tGB
＝P
tGB,gas
·
η
GB,h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)C
tEC
＝P
tEC
·
η
EC
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)P
tP2G,g
＝P
tP2G,e
·
η
P2G
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)其中，公式(10)表示燃气轮机模型，P
tGT
为t时刻燃气轮机输出的电功率；P
tGT,gas
表示t时刻输入燃气轮机的气功率；η
GT,e
、η
GT,h
分别为燃气轮机的产电、热效率；为t时刻燃气轮机输出的热功率；公式(11)表示燃气锅炉模型，为t时刻燃气锅炉输出的热功率；P
tGB,gas
表示t时刻输入燃气锅炉的气功率；η
GB,h
为燃气锅炉的产热效率；公式(12)表示电制冷机模型，为t时刻电制冷机输出的冷功率；P
tEC
为t时刻输入电制冷机的电功率；η
EC
为电制冷机的产冷效率；公式(13)表示吸收式制冷机模型，为t时刻吸收式制冷机输出的冷功率；为t时刻输入吸收式制冷机的热功率；η
AC
为吸收式制冷机的产冷效率；公式(14)表示电转气设备模型，P
tP2G,g
为t时刻电转气设备输出的气功率，P
tP2G,e
为t时刻输入电转气设备的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦春霞，呙金瑞，岳东，张智俊，丁孝华，赵景涛，黄堃，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：