一种区域综合能源系统统一建模及其在优化中的应用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种区域综合能源系统统一建模及其在优化中的应用方法，涉及能源网络技术领域。本发明专利技术方法通过引入线性化的能量枢纽来集成区域中的各种组件和能量流关系；基于网络图论，在此基础上选择能量流作为状态变量，定义了分支/节点，建立了一系列矩阵形式的能量网络方程来描述能量变换和耦合；引入虚拟分支的概念，将能源存储、综合需求响应和随机可再生能源集成到统一建模中。本发明专利技术提供的一种区域综合能源系统统一建模及其在优化中的应用方法基于能量网络方程，可以将优化操作模型建模为一个线性优化模型，与传统的非线性模型相比，降低了优化解的复杂性。降低了优化解的复杂性。降低了优化解的复杂性。

【技术实现步骤摘要】
一种区域综合能源系统统一建模及其在优化中的应用方法


[0001]本专利技术涉及能源网络
，特别涉及一种区域综合能源系统统一建模及其在优化中的应用方法。

技术介绍

[0002]日益突出的能源和环境问题促进了人类能源消费模式的改革。如何提高能源利用效率，减少环境污染，实现能源可持续发展，是当今人们普遍关注的课题。以制冷和电力(CCHP)微电网为核心的综合能源系统(IES)实现电网电能、天然气能源和分布式能源的统一调度。在满足各种负荷需求的同时，提高了能源系统的经济效益和环境效益，是未来能源系统发展的重要方向。目前，IES的规划和运行通常以单一区域的CCHP系统为研究对象，结合区域负荷特性，进行设备选择和能源管理，实现区域优化。但是，特定区域的负载特性往往相对简单，这在一定程度上限制了IES的优化结果。通过DHCN由多个区域CCHP系统互连作为区域IES对冷，热负荷耦合每个区域，充分利用负荷特性之间的区域互补，使CCHP的多个区域统一规划，统一设计和协同运行，从而进一步提高能源系统的效率，实现整体最优的目标。关键是建立准确的DHCN模型和多区域IES运行优化模型。
[0003]在这个阶段，世界各地的学者在研究IES系统时，主要关注经济调度、系统建模和各种规划。例如，当一些学者研究CCHP微电网建模和能源管理时，他们对所获得的研究结果进行了总结和分析，并系统地总结了当前研究中存在的问题。一些学者确定了CCHP微电网的母线结构，提出了相应的总体结构，并利用该结构构建了当前的经济调度混合整数线性规划模型。一些学者利用矩阵形式建立了CCHP系统的输入输出模型，并建立了系统评价模型来确定系统热电组合单元的最优容量。同时，根据热力学定律，推导了电路中的能量的广义传递方程，并基于广义基尔霍夫定律建立了能量网络方程，为能量网络的建模和分析奠定了理论基础。但现有的模型为非线性模型，优化解的过程比较复杂，在工程应用中存在一些困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题，在于提供一种区域综合能源系统统一建模及其在优化中的应用方法，基于能量网络方程，将优化操作模型建模为一个线性优化模型，降低优化解的复杂性。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：
[0006]一种区域综合能源系统统一建模及其在优化中的应用方法，包括：
[0007]步骤10、选择热水加热系统来建立热网的一般模型，并假设系统内的供给温度和回水温度是固定的；
[0008]步骤20、将热网的一般模型转化为热网的能量流模型；
[0009]步骤30、根据热网的能量流模型，对每一个CCHP系统建立0
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1混合整数线性规划模型，所述0
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1混合整数线性规划模型将能量流作为状态变量，通过定义分支、节点和虚拟分
支，将能源存储、综合需求响应和随机可再生能源集成到统一建模中；所述0
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1混合整数线性规划模型的决策变量为：CCHP中各设备的输出、储能装置的输入输出、电网购电买卖、转换设备的输入、热网中各管段的热能输入输出，通过对决策变量进行求解实现优化。
[0010]进一步地，在向电网出售电力的情况下，每一所述CCHP系统向电网提供多余的电力，并利用热网络来交换热能，供热过剩的区域把热量注入热网，以确保供应不足的区域能够获得供热网所需的能量。
[0011]进一步地，每一所述CCHP系统与热网之间的热能相互作用是双向的，且耦合链路是定向选择性的。
[0012]本专利技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0013]1、通过引入线性化的能量枢纽来集成区域中的各种组件和能量流关系；基于网络图论，在此基础上选择能量流作为状态变量，定义了分支/节点，建立了一系列矩阵形式的能量网络方程来描述能量变换和耦合；引入虚拟分支的概念，将能源存储、综合需求响应和随机可再生能源集成到统一建模中；基于能量网络方程，可以将优化操作模型建模为一个线性优化模型，与传统的非线性模型相比，降低了优化解的复杂性。
[0014]2、通过建立供热能量流模型，冷热网冷热区不同部位的有效交换可以供电，工作装置不同部位的统一调度，确保其工作处于最佳状态，有序工作的全部工作；同时，区域冷热水网络将独立的复合特性，根据不同复合材料的互补特性整合在一起，真正实现最佳的能源管理目标，从而提高系统运行的经济性。
[0015]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0016]下面参照附图结合实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0017]图1为现有技术中热网能量传递的一般模型；
[0018]图2为本专利技术实施例中热网的能量流模型；
[0019]图3为本专利技术实施例中多区域IES系统运行优化模型；
[0020]图4为本专利技术实施例中0
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1混合整数线性规划模型；
[0021]图5为本专利技术实施例中方法的总体流程图。
具体实施方式
[0022]本专利技术实施例通过提供一种区域综合能源系统统一建模及其在优化中的应用方法，基于热网的能量流模型，选择能量流作为状态变量，将优化操作模型建模为一个线性优化模型，降低优化解的复杂性。
[0023]本专利技术实施例中的技术方案，总体思路如下：
[0024]1、热网络模型
[0025]在本质上，热网将使用管道和热介质来传递热能和热传导负荷。网络系统将根据工作介质的差异分为两种模式。一方面是指热水系统，另一方面是指蒸汽网络。在本专利技术中，选择了热水加热系统来建立热网模型，并假设系统内的供给温度和回水温度是固定的。
热网的能量传递路径模型如图1所示，即热网能量传递的一般模型。
[0026]2、热网能量流模型及温流方程
[0027]结合热网能量传递的一般模型，可以看出相应的方程是模糊的。因此，很难利用传统的优化算法对基于CCHP系统运行优化模型的多区域IES优化模型进行计算和分析。本专利技术主要研究了相应模型的简化方法，并将热网的一般模型转化为热网的能量流模型和流动温度的基本方程。其中，热网的能量流模型如图2所示，CCHP系统运行优化模型与网络流量模型的具体关系发生在火电耦合之间，区域IES运行优化模型可以得到更多的交通温度基本方程，以掌握供电网潮流，两部分属于内容的能量优化；流动温度的基本方程转化为热网潮流，属于热网潮流部分。
[0028]3、多区域IES系统运行优化模型
[0029]根据图3所示的模型结构图的分析，整体系统设计包括多个不同区域的CCHP系统、电网、热网、气网和水网。在向电网出售电力的情况下，CCHP系统可以向电网提供多余的电力，并利用热网络来交换热能。供热过剩的区域将把热量注入热网，以确保供应不足的区域能够获得供热网所需的能量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种区域综合能源系统统一建模及其在优化中的应用方法，其特征在于：所述系统包括多个CCHP系统、电网、气网和水网，所述方法包括：步骤10、选择热水加热系统来建立热网的一般模型，并假设系统内的供给温度和回水温度是固定的；步骤20、将热网的一般模型转化为热网的能量流模型；步骤30、根据热网的能量流模型，对每一个CCHP系统建立0
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1混合整数线性规划模型，所述0
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1混合整数线性规划模型将能量流作为状态变量，通过定义分支、节点和虚拟分支，将能源存储、综合需求响应和随机可再生能源集成到统一建模中；...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈可，黄宇腾，王红凯，何东，俞天奇，严家祥，柴林，许小可，张澄心，陈岸青，林海玉，刘畅，
申请(专利权)人：国网信通亿力科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：