考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法及系统，属于微能源网的优化调度技术领域，微能源网优化调度方法包括：根据各热网设备的各管道中液体的比热容、质量流量、温度及各热网设备的热功率，确定热网设备约束；根据微能源网中储能的状态及功率确定储能约束，并系统平衡约束；基于热网设备约束、储能约束及系统平衡约束，以微能源网的运维成本及碳排放最低为目标，建立微能源网优化调度模型；采用规范多参数解聚方法对热网设备约束进行解聚处理，并对微能源网优化调度模型求解，以确定各电网设备的最优出力及各热网设备的各管道的最优质量流量和最优温度，提高了微能源网的优化调度精度及效率。了微能源网的优化调度精度及效率。了微能源网的优化调度精度及效率。

【技术实现步骤摘要】
考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法及系统


[0001]本专利技术涉及微能源网的优化调度领域，特别是涉及一种考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法及系统。

技术介绍

[0002]微能源网可以实现区域内冷热电等多种能源的高效集成、多源互补和协调运作，最终达到环保和可持续发展的目标。有效的优化调度方法决定了微能源网能量管理的质量和系统的整体性能。
[0003]目前主要研究包含冷热电三种形式能源的微能源网优化调度问题，通过建立电网侧设备、热网侧设备和耦合设备的数学模型和系统运行约束，以经济最优为目标进行求解，得到各设备的功率以满足不同负荷需求。微能源网优化调度问题目前多停留在功率调度阶段，即得到冷热电子系统中设备出力情况，并未考虑热子系统的运行方式，这使得调度问题被简化为线性凸问题，不符合工程实际，难以落地。
[0004]工程实际中的热子系统通过热水等液体为媒介在热网管道内进行能量的传递，进而实现热功率的调度。需要考虑管道内液体的质量流量和温度，二者的乘积项存在于热网模型中。热子系统有三种调节模式：质调节、量调节和质量
‑
流量调节。质调节固定管道的质量流量，调节温度来改变热功率；量调节固定管道内液体温度，调节流量来改变热功率；质量
‑
流量调节同时调节管道的质量流量和液体温度，具有更高的灵活性，能够得到最优调度方案。三种方式中的质调节和量调节由于均固定了质量流量和温度两个变量中的一个变量，优化问题的约束条件被简化为为线性问题，不具有灵活性，难以得到最优调度方案。而质量
‑
流量调节方式中，二者乘积项被称为双线性项，导致微能源网的优化调度问题高度非凸，变为含双线性项的混合整数非线性规划问题，无法用一般线性化方法和求解器求解。
[0005]处理非凸问题的共同方法为产生问题的凸松弛作为目标函数的下界，产生一个可行解作为上界，不断更新上下界直到降低到容差内。常用线性化方法包括重构线性化方法、广义Benders分解法、凸松弛法等。重构线性化技术通过重新组织模型的约束并增加其他约束增强松弛，在原始空间中可能是冗余的。广义Benders分解法将非凸问题分解为线性规划和整数规划，用割平面的方法分解出主问题与子问题，通过迭代的方法求解出最优值，主要针对特定的混合整数非线性规划问题，所得解可能不是全局最优解，甚至不是局部最优解，同时其收敛性也难以保证。凸松弛技术的性能主要取决于松弛边界，同时为使松弛后的问题为凸问题，牺牲了原问题解的可行性。
[0006]基于上述问题，亟需一种新的微能源网优化调度方法以提高优化调度的精度及效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法及系统，可提高为能源网优化调度的精度及效率。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]一种考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法，所述微能源网包括多个热网热备及多个电网设备，所述考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法包括：
[0010]根据各热网设备的各管道中液体的比热容、质量流量、温度及各热网设备的热功率，确定热网设备约束；
[0011]根据微能源网中储能的荷电状态、充放电功率、充放电效率、最小充放电功率、最大充放电功率、充放电状态、充放热状态、充放热功率、充放热效率、最小充放热功率、最大充放热功率、储能容量、最小荷电状态及最大荷电状态，确定储能约束；
[0012]根据微能源网与大电网联络线允许交换的最大功率、各电网设备的出力、各热网设备的热功率、电负荷及热负荷，确定系统平衡约束；
[0013]基于所述热网设备约束、所述储能约束及所述系统平衡约束，以微能源网的运维成本及碳排放最低为目标，建立微能源网优化调度模型；
[0014]采用规范多参数解聚方法对所述微能源网优化调度模型中的热网设备约束进行解聚处理，并对所述微能源网优化调度模型求解，以确定各电网设备的最优出力及各热网设备的各管道的最优质量流量和最优温度。
[0015]为实现上述目的，本专利技术还提供了如下方案：
[0016]一种考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度系统，所述微能源网包括多个热网热备及多个电网设备，所述考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度系统包括：
[0017]热网设备约束确定单元，与各热网设备连接，用于根据各热网设备的各管道中液体的比热容、质量流量、温度及各热网设备的热功率，确定热网设备约束；
[0018]储能约束确定单元，用于根据微能源网中储能的荷电状态、充放电功率、充放电效率、最小充放电功率、最大充放电功率、充放电状态、充放热状态、充放热功率、充放热效率、最小充放热功率、最大充放热功率、储能容量、最小荷电状态及最大荷电状态，确定储能约束；
[0019]系统平衡约束确定单元，与各热网设备及各电网设备连接，用于根据微能源网与大电网联络线允许交换的最大功率、各电网设备的出力、各热网设备的热功率、电负荷及热负荷，确定系统平衡约束；
[0020]优化调度模型建立单元，分别与所述热网设备约束确定单元、所述储能约束确定单元及所述系统平衡约束确定单元连接，用于基于所述热网设备约束、所述储能约束及所述系统平衡约束，以微能源网的运维成本及碳排放最低为目标，建立微能源网优化调度模型；
[0021]求解单元，与所述优化调度模型建立单元连接，用于采用规范多参数解聚方法对所述微能源网优化调度模型中的热网设备约束进行解聚处理，并对所述微能源网优化调度模型求解，以确定各电网设备的最优出力及各热网设备的各管道的最优质量流量和最优温度。
[0022]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：根据各热网设备的各管道中液体的比热容、质量流量、温度及各热网设备的热功率，确定热网设备约束，并确定储能约束及系统平衡约束；基于热网设备约束、储能约束及系统平衡约束，以微能源网的运维成本及碳排放最低为目标，建立微能源网优化调度模型，微能源网优化调度模型中同
时调节热网设备管道的质量流量和液体温度，具有更高的灵活性，能够得到最优的调度方案，提高调度精度，此外，由于热网设备约束中包含双线性项(质量流量和温度乘积)，因此采用规范多参数解聚方法对热网设备约束进行解聚处理，使得优化调度问题方便求解，提高了微能源网的优化调度效率，最终对模型求解，准确得到各电网设备的最优出力及各热网设备的各管道的最优质量流量和最优温度。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法的流程图；
[0025]图2为本专利技术考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法的技术框架图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法，所述微能源网包括多个热网热备及多个电网设备，其特征在于，所述考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法包括：根据各热网设备的各管道中液体的比热容、质量流量、温度及各热网设备的热功率，确定热网设备约束；根据微能源网中储能的荷电状态、充放电功率、充放电效率、最小充放电功率、最大充放电功率、充放电状态、充放热状态、充放热功率、充放热效率、最小充放热功率、最大充放热功率、储能容量、最小荷电状态及最大荷电状态，确定储能约束；根据微能源网与大电网联络线允许交换的最大功率、各电网设备的出力、各热网设备的热功率、电负荷及热负荷，确定系统平衡约束；基于所述热网设备约束、所述储能约束及所述系统平衡约束，以微能源网的运维成本及碳排放最低为目标，建立微能源网优化调度模型；采用规范多参数解聚方法对所述微能源网优化调度模型中的热网设备约束进行解聚处理，并对所述微能源网优化调度模型求解，以确定各电网设备的最优出力及各热网设备的各管道的最优质量流量和最优温度。2.根据权利要求1所述的考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法，其特征在于，多个热网设备包括太阳能集热器、基岩储能及电热泵；多个电网设备包括光伏、风机、电储能及柴油发电机。3.根据权利要求2所述的考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法，其特征在于，所述热网设备约束为：于，所述热网设备约束为：于，所述热网设备约束为：于，所述热网设备约束为：其中，为t时刻电热泵的输出热功率，c为管道内流动液体的比热容，In
ehp
为电热泵的液体流入管道集合，out
ehp
为电热泵的液体流出管道集合，为t时刻流入电热泵的管道i中液体的质量流量，为t时刻流入电热泵的管道i中液体的温度，为t时刻流出电热泵的管道k的质量流量，为t时刻流出电热泵的管道k的温度，为t时刻基岩储能的放热功率，In
bes
为基岩储能的液体流入管道集合，out
bes
为基岩储能的液体流出管道集合，为基岩储能放热时t时刻流入基岩储能的管道i中液体的质量流量，为基岩储能放热时t时刻流入基岩储能的管道i中液体的温度，为基岩储能放热时t时刻流出基岩储能的管道k中液体的质量流量，为基岩储能放热时t时刻流出基岩储能
的管道k中液体的温度，为t时刻基岩储能的充热功率，为基岩储能充热时t时刻流入基岩储能的管道i中液体的质量流量，为基岩储能充热时t时刻流入基岩储能的管道i中液体的温度，为基岩储能充热时t时刻流出基岩储能的管道k中液体的质量流量，为基岩储能充热时t时刻流出基岩储能的管道k中液体的温度，为t时刻太阳能集热器的热功率，In
scs
为太阳能集热器的液体流入管道集合，out
scs
为太阳能集热器的液体流出管道集合，为t时刻流入太阳能集热器的管道i中液体的质量流量，为t时刻流入太阳能集热器的管道i中液体的温度，为t时刻流出太阳能集热器的管道k的质量流量，为t时刻流出太阳能集热器的管道k的温度。4.根据权利要求2所述的考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法，其特征在于，所述储能约束包括储能充放电状态约束、储能充放热状态约束、储能充放电功率上下限约束、储能充放热功率上下限约束、电储能容量约束及基岩储能容量约束。5.根据权利要求4所述的考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法，其特征在于，所述储能充放电状态约束为：其中，为t时刻电储能的充电状态的二进制变量，表示t时刻电储能充电，表示t时刻电储能未充电，为t时刻电储能的放电状态的二进制变量，表示t时刻电储能放电，表示t时刻电储能未放电；所述储能充放热状态约束为：其中，为基岩储能的充热状态的二进制变量，表示t时刻基岩储能充热，表示t时刻基岩储能未充热，为基岩储能的放热状态的二进制变量，表示t时刻基岩储能放热，表示t时刻基岩储能未放电热。6.根据权利要求4所述的考虑热网质量流量调节的微能源网优化调度方法，其特征在于，所述储能充放电功率上下限约束为：于，所述储能充放电功率上下限约束为：其中，为电储能的最小充电功率，为t时刻电储能的充电状态的二进制变量，为t时刻电储能的充电功率，为电储能的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘念，徐万欣，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：