一种面向多能负荷不确定性的综合能源系统风险评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向多能负荷不确定性的综合能源系统风险评估方法，包括如下步骤：步骤1，开始；步骤2，确定基于能源枢纽的综合能源系统基本结构；步骤3，建立基于EH的IES优化调度模型；步骤4，提出一种不确定环境下IES风险评估方法。本方法提出了一个IES风险评估方法，以应对IES在多能负荷不确定环境下的决策风险。本发明专利技术方法有效增强了应对风险的能力，提高了系统的可靠性。考虑了决策者的风险喜好，避免了传统鲁棒优化的过度保守性。为能源交易决策和风险评估提供了新的工具和思路。交易决策和风险评估提供了新的工具和思路。交易决策和风险评估提供了新的工具和思路。

【技术实现步骤摘要】
一种面向多能负荷不确定性的综合能源系统风险评估方法


[0001]本专利技术属于电力系统规划与运行
，尤其涉及一种面向多能负荷不确定性的综合能源系统风险评估方法。

技术介绍

[0002]能源是人类社会赖以生存的重要物质基础。传统能源供应结构的能源利用效率低，导致高能耗和高排放，如何提高能源效率，减少环境污染，实现可持续能源发展是当前重要的研究话题。综合能源系统(integrated energy system,IES)具有能源转化、分配以及存储等功能，具有良好的发展前景和利用价值。研究表明，IES可以通过电力、热力和天然气等独立能源系统的耦合实现多能互补，从而降低系统运行成本并提高综合能源利用效率。IES最优调度策略是保证系统经济性和能效性的重要前提。然而，IES能源需求的不确定性往往会影响IES能源的分配和不同设备的调度策略，从而影响系统能源效率和经济性。因此，如何使系统在考虑能源需求的不确定性风险的同时达到经济性的目标具有重要的研究意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种面向多能负荷不确定性的综合能源系统风险评估方法，以解决上述技术问题，以应对IES在多能负荷不确定环境下的决策风险。较于传统确定环境下IES优化调度模型而言，虽然增加了一定的运行成本，但是有效增强了应对风险的能力，提高了系统的可靠性。考虑了决策者的风险喜好，避免了传统鲁棒优化的过度保守性。为能源交易决策和风险评估提供了新的工具和思路。
[0004]为实现上述目的本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种面向多能负荷不确定性的综合能源系统风险评估方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1，开始；
[0007]步骤2，确定基于能源枢纽的综合能源系统基本结构；
[0008]步骤3，建立基于EH的IES优化调度模型；
[0009]步骤4，提出不确定环境下IES风险评估方法。
[0010]作为本专利技术进一步的方法：步骤2中所述综合考虑电力网络、热力网络的耦合机制，建立了考虑网络拓扑约束的综合能源系统优化调度模型的公式；
[0011]随着IES系统的发展，基于EH的热电联产系统作为一种耦合电力系统具有良好的发展前景。EH热电耦合关系的计算公式为：
[0012][0013]式中：为t时刻CHP输入的天然气；为HP输入的电能；η
hp
为HP的效率；和分别为CHP的电转换效率和热转换效率；p
t
为CHP输出电能；h
t
为CHP和HP输出的热能之
和；
[0014]EH能量平衡方程表示为：
[0015][0016]式中:分别为t时刻EH的电能输入、输出；为t时刻EH的热能输出；E
t
和H
t
分别为t时刻ESU和TSU中存储的电和热；和分别为t时刻ESU的充、放电功率；和分别为TSU的充、放热功率；分别为ESU充、放电效率；分别为TSU充、放热效率。
[0017]作为本专利技术进一步的方法：步骤3中建立了基于EH的IES优化调度模型具体包括；
[0018]1)目标函数；
[0019]IES优化调度的主要目标就是提升系统的经济效益，即在满足用户负荷需求的基础上，以最优经济运行为目标，协调能源的分配与转化；以系统运行成本最小为目标函数建立模型，其中，系统运行成本包括购电成本、购气成本、设备运行成本和自产设施发电发热成本，成本函数具体如下：
[0020]IES通过电网公司购电，购电成本表示为：
[0021][0022]式中：为t时刻电价；为t时刻购电量；
[0023]IES通过天然气公司购买天然气，购气成本表示为：
[0024][0025]式中：为t时刻天然气的价格；为t时刻购气量；
[0026]自产设施发电、发热成本采用二次函数来描述：
[0027][0028]式中：b∈B、n∈N分别为PDN、DHN的节点集合；a
e
，b
e
，c
e
分别为GT的成本系数；a
h
，b
h
，c
h
分别为GB的成本系数；为t时刻b节点GT的发电量；为t时刻b节点GB的出力；
[0029]设备运行成本计算为：
[0030][0031]式中：i∈I为IES系统运行装置i的集合；P
t，i
代表装置i在t时刻的功率；c
m，i
代表装置i的运行成本；
[0032]IES运行总成本C的数学表达式如下所示：
[0033]C＝C
pe
+C
pg
+C
sp
+C
op
；
[0034]2)目标函数；
[0035]为了保证系统在安全可靠的环境下运行，能源的交易和调度需要满足配电网络潮流约束，配电网络采用了径向拓扑结构，其功率流用线性化的分支流模型来描述：
[0036][0037][0038][0039]式中：l∈L为线路的集合；和为t时刻b节点从电网的有功、无功注入；和为t时刻b节点GT的有功、无功输出；和分别为t时刻线路l注入节点b的有功、无功功率；和分别为t时刻节点b流出到线路l的有功、无功功率；和分别t时刻b节点的有功无功负荷；R
l
、X
l
分别为线路l的电阻和电抗；U0为松弛母线的电压；U
t，o(l)
和U
t，r(l)
分别为线路l首端和末端电压；
[0040]DHN由具有相同拓扑结构的供水管网和回水管网组成，水由热源加热，并注入供水管道；在某个节点，热水从供应侧流向返回侧，热能由热交换器提取并输送至用户；在回流侧，温度相对较低的水被送回热源；
[0041]热源产生的能量与供应网络、返回网络的温度相关：
[0042][0043]式中:为t时刻节点n的热量供应,；C
p
为水的比热容；为t时刻供水管道i中的质量流量；和分别为t时刻节点n在供应侧和返回侧的温度；和分别为节点n供应侧温度的最小、最大值；
[0044]热负荷通过换热器连接到供热系统，实现供、回管道之间的温度交换，终端用户所接收的热量必须满足他们的需求：
[0045][0046]式中：为t时刻节点n的热量需求；为t时刻返回管道i中的水质量流量；和分别为节点n供应侧温度的最小、最大值；
[0047]当水穿过供水和回水管道时，由于不可避免的热损失，其温度会下降，由于大多数供热系统是由地下管网组成的，假设供热管道的环境温度保持不变，对于供应网络或回流网络中的任何管道，下列关系成立：
[0048][0049]式中：λ
p
为单位长度管道的热换系数；l
p
为供热管道的长度；m
i
为t时刻管道i中的
水质量流率；和分别为管道i的进、出口温度；为管道i所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向多能负荷不确定性的综合能源系统风险评估方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，开始；步骤2，确定基于能源枢纽的综合能源系统基本结构；步骤3，建立基于EH的IES优化调度模型；步骤4，提出不确定环境下IES风险评估方法。2.根据权利要求1所述的一种面向多能负荷不确定性的综合能源系统风险评估方法，其特征在于：步骤2中所述综合考虑电力网络、热力网络的耦合机制，建立了考虑网络拓扑约束的综合能源系统优化调度模型的公式；EH热电耦合关系的计算公式为：式中：为t时刻CHP输入的天然气；为HP输入的电能；η
hp
为HP的效率；和分别为CHP的电转换效率和热转换效率；p
t
为CHP输出电能；h
t
为CHP和HP输出的热能之和；EH能量平衡方程表示为：EH能量平衡方程表示为：EH能量平衡方程表示为：EH能量平衡方程表示为：式中:分别为t时刻EH的电能输入、输出；为t时刻EH的热能输出；E
t
和H
t
分别为t时刻ESU和TSU中存储的电和热；和分别为t时刻ESU的充、放电功率；和分别为TSU的充、放热功率；分别为ESU充、放电效率；分别为TSU充、放热效率。3.根据权利要求1所述的一种面向多能负荷不确定性的综合能源系统风险评估方法，其特征在于：步骤3中建立了基于EH的IES优化调度模型具体包括；1)目标函数；IES优化调度的主要目标就是提升系统的经济效益，即在满足用户负荷需求的基础上，以最优经济运行为目标，协调能源的分配与转化；以系统运行成本最小为目标函数建立模型，其中，系统运行成本包括购电成本、购气成本、设备运行成本和自产设施发电发热成本，成本函数具体如下：IES通过电网公司购电，购电成本表示为：式中：为t时刻电价；P
tgrid
为t时刻购电量；IES通过天然气公司购买天然气，购气成本表示为：
式中：为t时刻天然气的价格；为t时刻购气量；自产设施发电、发热成本采用二次函数来描述：式中：b∈B、n∈N分别为PDN、DHN的节点集合；a
e
，b
e
，c
e
分别为GT的成本系数；a
h
，b
h
，c
h
分别为GB的成本系数；为t时刻b节点GT的发电量；为t时刻b节点GB的出力；设备运行成本计算为：式中：i∈I为IES系统运行装置i的集合；P
t，i
代表装置i在t时刻的功率；c
m，i
代表装置i的运行成本；IES运行总成本C的数学表达式如下所示：C＝C
pe
+C
pg
+C
sp
+C
op
；2)目标函数；为了保证系统在安全可靠的环境下运行，能源的交易和调度需要满足配电网络潮流约束，配电网络采用了径向拓扑结构，其功率流用线性化的分支流模型来描述：式中：l∈L为线路的集合；和为t时刻b节点从电网的有功、无功注入；和为t时刻b节点GT的有功、无功输出；和分别为t时刻线路l注入节点b的有功、无功功率；和分别为t时刻节点b流出到线路l的有功、无功功率；和分别t时刻b节点的有功无功负荷；R
l
、X
l
分别为线路l的电阻和电抗；U0为松弛母线的电压；U
t，o(l)
和U
t，γ(l)
分别为线路l首端和末端电压；DHN由具有相同拓扑结构的供水管网和回水管网组成，水由热源加热，并注入供水管道；在某个节点，热水从供应侧流向返回侧，热能由热交换器提取并输送至用户；在回流侧，温度相对较低的水被送回热源；热源产生的能量与供应网络、返回网络的温度相关：式中:为t时刻节...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉娇，李国亮，施宏图，梅盛旺，唐晓光，宋亮，徐小龙，刘彤，王涛，姚夫庆，吕高峰，秦贺，李岩林，侯文，梁祖辉，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司枣庄供电公司，
类型：发明
国别省市：