一种综合能源系统双层调度方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种综合能源系统双层调度方法及系统，将综合需求响应机制与压缩空气储能系统引入传统能源系统内，以规划期内压缩空气储能系统运行成本最优为目标构建上层优化模型，以考虑综合需求响应的综合能源系统系统运行成本最小为目标构建下层优化模型；将下层优化问题转为上层问题的约束条件，将松弛互补条件中的非线性约束转为线性约束，求解上层优化模型的问题，得到最终调度方案。本发明专利技术计及综合需求响应及储能协同优化，能够有效降低储能系统容量并显著提高综合能源系统运行的经济性、低碳性、可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源系统双层调度方法及系统


[0001]本专利技术属于综合能源系统
，涉及一种综合能源系统双层调度方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]综合能源系统(IES)集信息物理融合技术、多能联供技术以及储热、储电、储气多元储能技术于一体，将热力网络、电力网络及燃气网络有机融合，实现能源的多能转换、多能存储及多能消纳，对提高能源综合利用效率、促进可再生能源规模化开发、提高社会基础设施利用率和能源供应安全具有重要意义。
[0004]但源荷随机性和分时电价对综合能源系统优化调度影响非常大，储能能量平移，需求响应负荷平移是解决问题的两个有效方式。但目前的研究大多仅考虑储能系统或仅考虑需求响应在降低系统运行成本方面的作用，又或考虑综合需求响应与单一储能系统协同相应。目前考虑分布式储能网络与综合需求响应协同提高综合能源系统与供能网络互动灵活性，降低系统容量及投资成本的研究还留有空白。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种综合能源系统双层调度方法及系统，本专利技术计及综合需求响应及储能协同优化，能够有效降低储能系统容量并显著提高综合能源系统运行的经济性、低碳性、可靠性。
[0006]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种综合能源系统双层调度方法，包括以下步骤：
[0008]将综合需求响应机制与压缩空气储能系统引入传统能源系统内，以规划期内压缩空气储能系统运行成本最优为目标构建上层优化模型，以考虑综合需求响应的综合能源系统系统运行成本最小为目标构建下层优化模型；
[0009]将下层优化问题转为上层问题的约束条件，将松弛互补条件中的非线性约束转为线性约束，求解上层优化模型的问题，得到最终调度方案。
[0010]作为可选择的实施方式，所述综合能源系统包括能源供给侧、能源转换侧、储能侧和负荷侧。
[0011]作为可选择的实施方式，所述上层优化模型负责求解规划期内压缩空气储能系统运行成本最优问题，决策变量包括压缩空气储能系统的充放电功率与储气罐最大容量。
[0012]作为进一步的限定，对压缩空气储能系统建立热力学模型，将其分为压缩过程、膨胀过程与储气过程，在以下假设条件下进行建模分析，
[0013]1)空气为理想气体，且比热容为定值；
[0014]2)储气与膨胀过程气体流量恒定，且空气与环境温度相同；
[0015]3)压缩空气储能系统的储能与释能不能同时进行。
[0016]作为可选择的实施方式，所述上层优化模型的约束条件包括剩余能量约束和能量初始化约束。
[0017]作为可选择的实施方式，所述下层优化模型负责求解考虑储能网络与综合需求响应协同的综合能源系统优化运行，决策变量为燃气轮机发电与产热功率、燃气锅炉产热功率、吸收式制冷机输出制冷功率、从电网购电功率、CAES蓄电功率和蓄电标志位、CAES放电功率和放电标志位、冰蓄冷空调蓄冷功率和蓄冷标志位、冰蓄冷空调制冷功率和制冷标志位、冰蓄冷空调融冰制冷功率和融冰制冷标志位、蓄热系统储热功率与储热标志位、蓄热系统放热功率与放热标志位。
[0018]作为可选择的实施方式，综合能源系统的系统运行成本包括运维成本、购买天然气成本和与电网交互成本、碳交易成本与需求响应成本。
[0019]作为可选择的实施方式，所述下层优化模型的约束条件包括电平衡约束、热平衡约束、冷平衡约束、综合需求响应建模约束、综合能源系统设备出力上下限约束，以及与外界电网交换电能约束。
[0020]作为可选择的实施方式，求解时，构建下层模型的拉格朗日函数，通过KKT条件处理拉格朗日函数，将下层优化问题转为上层问题的约束条件，再利用大M法将松弛互补条件中的非线性约束转为线性约束，继而求解双层优化问题。
[0021]一种综合能源系统双层调度系统，包括：
[0022]模型构建模块，被配置为将综合需求响应机制与压缩空气储能系统引入传统能源系统内，以规划期内压缩空气储能系统运行成本最优为目标构建上层优化模型，以考虑综合需求响应的综合能源系统系统运行成本最小为目标构建下层优化模型；
[0023]模型求解模块，被配置为将下层优化问题转为上层问题的约束条件，将松弛互补条件中的非线性约束转为线性约束，求解上层优化模型的问题，得到最终调度方案。
[0024]一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述方法中的步骤。
[0025]一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的方法中的步骤。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027]本专利技术构建含绝热压缩空气储能系统、冰蓄冷空调，蓄热装置的分布式储能网络，与单一储能相比更能提高综合能源系统运行的灵活性和调峰能力，从而降低系统运行成本，控制碳排放量。
[0028]本专利技术构建计及分布式储能网络与综合需求响应协同的综合能源系统储能容量优化配置问题，二者协同能有效提高综合能源系统与供能网络互动灵活性，降低系统容量、运行成本及碳排放量。对解决未来能源领域高碳的能源和产业结构问题与加快实现双碳目标起到一定参考意义。
附图说明
[0029]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示
意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0030]图1是本专利技术提出的含分布式储能网络的综合能源系统结构图；
[0031]图2是本专利技术综合需求响应前后负荷曲线对比图；
[0032]图3(a)是本专利技术实例分析中方案一电负荷功率平衡图；
[0033]图3(b)是本专利技术实例分析中方案一热负荷功率平衡图；
[0034]图4(a)是本专利技术实例分析中方案二电负荷功率平衡图；
[0035]图4(b)是本专利技术实例分析中方案二热负荷功率平衡图；
[0036]图5(a)是本专利技术实例分析中方案三电负荷功率平衡图；
[0037]图5(b)是本专利技术实例分析中方案三热负荷功率平衡图；
[0038]图6是本专利技术实例分析中方案一CAES运行状态图；
[0039]图7是本专利技术实例分析中方案二CAES运行状态图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0041]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0042]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统双层调度方法，其特征是，包括以下步骤：将综合需求响应机制与压缩空气储能系统引入传统能源系统内，以规划期内压缩空气储能系统运行成本最优为目标构建上层优化模型，以考虑综合需求响应的综合能源系统系统运行成本最小为目标构建下层优化模型；将下层优化问题转为上层问题的约束条件，将松弛互补条件中的非线性约束转为线性约束，求解上层优化模型的问题，得到最终调度方案。2.如权利要求1所述的一种综合能源系统双层调度方法，其特征是，所述综合能源系统包括能源供给侧、能源转换侧、储能侧和负荷侧。3.如权利要求1所述的一种综合能源系统双层调度方法，其特征是，所述上层优化模型负责求解规划期内压缩空气储能系统运行成本最优问题，决策变量包括压缩空气储能系统的充放电功率与储气罐最大容量；或，所述上层优化模型的约束条件包括剩余能量约束和能量初始化约束。4.如权利要求3所述的一种综合能源系统双层调度方法，其特征是，对压缩空气储能系统建立热力学模型，将其分为压缩过程、膨胀过程与储气过程，在以下假设条件下进行建模分析，1)空气为理想气体，且比热容为定值；2)储气与膨胀过程气体流量恒定，且空气与环境温度相同；3)压缩空气储能系统的储能与释能不能同时进行。5.如权利要求1所述的一种综合能源系统双层调度方法，其特征是，所述下层优化模型负责求解考虑储能网络与综合需求响应协同的综合能源系统优化运行；或，综合能源系统的系统运行成本包括运维成本、购买天然气成本和与电网交互成本、碳交易成本与需求响应成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珂，王羽，李淑珍，张承慧，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：