一种综合能源低碳运行优化方法、系统、设备及介质技术方案

一种综合能源低碳运行优化方法、系统、设备及介质，包括：获取综合能源设备参数；基于所述综合能源设备参数结合预先构建的优化模型采用基于分支定界法的混合整数规划算法进行求解，确定优化策略；其中，所述优化模型是以综合能源设备的实际受控变量为优化变量，以CHP电热特性、CHP功率爬坡和设备功率极限为约束条件结合优化目标得到的；本发明专利技术考虑了CHP机组电热特性、爬坡速率和功率上下限对系统运行的限制，提高模型精度并保证设备在安全运行的前提下以更高的效率运行，以实际受控变量为优化变量可以简化系统的优化运行和设备控制流程，降低现场对接和调试成本；采用基于分支定界法的混合整数规划算法可以实现优化问题的标准化快速求解。标准化快速求解。标准化快速求解。

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源低碳运行优化方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及能源综合利用
，具体涉及一种综合能源低碳运行优化方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着碳达峰和碳中和目标的提出，能源系统将面临巨大变革，冷热电气耦合的综合能源系统可以实现多能协同与互补利用，在满足负荷需求的同时提高能源的综合利用效率，是用户侧能源转型的主要途径。综合能源系统的主要设备包括光伏设备、热电联供(CHP)机组、燃气锅炉、吸收式制冷机、电制冷机、光热设备、蓄电设备、蓄热水箱、蓄冷水箱等。
[0003]为实现碳达峰和碳中和，需要综合能源系统提高新能源设备比例，降低系统碳排放。随着碳交易市场的正式启动，包含高比例新能源的综合能源系统可通过参与碳交易来降低系统综合成本。因此，考虑碳交易的综合能源低碳运行方法，可为降低综合能源系统的碳排放和用能成本提供决策支持。
[0004]目前，综合能源站的运行控制以人工经验为主，存在较大的优化空间，且人工成本较高，需要研究实现系统的智能优化运行控制。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中综合能源站的运行控制以人工经验为主，存在较大的优化空间，且人工成本较高的问题，本专利技术提出了一种综合能源低碳运行优化方法，包括：
[0006]获取综合能源设备参数；
[0007]基于所述综合能源设备参数结合预先构建的优化模型采用基于分支定界法的混合整数规划算法进行求解，确定优化策略；
[0008]其中，所述优化模型是以综合能源设备的实际受控变量为优化变量，以CHP电热特性、CHP功率爬坡和设备功率极限为约束条件结合优化目标得到的。
[0009]优选的，所述优化模型的构建，包括：
[0010]以综合能源设备的实际受控变量为优化变量；
[0011]基于各能源设备对系统运行的限制构建约束条件；
[0012]以年综合成本最小为目标构建优化目标；
[0013]基于所述优化变量、所述约束条件和所述优化目标构建优化模型；
[0014]其中，所述综合能源设备的实际受控变量包括下述中的一种或多种：燃料流量、热量分配系数、蓄热水箱流量、蓄热水箱温度、蓄冷水箱流量和蓄冷水箱温度；
[0015]所述约束条件包括：CHP电热特性约束、CHP功率爬坡约束、设备功率极限约束、功率平衡约束和储能约束。
[0016]优选的，所述CHP电热特性约束公式如下：
[0017][0018]式中，为t时刻CHP机组供电功率，为t时刻CHP机组供热功率，P
A
为CHP机组供热功率为0时的最低供电功率，P
B
为CHP机组的最低供电功率，P
C
为CHP机组的最高供热功率状态对应的供电功率，P
D
为CHP机组供热功率为0时的最高供电功率，Φ
A
为CHP机组的最低供热功率，Φ
B
为CHP机组的最低供电功率状态对应的供热功率，Φ
C
为CHP机组的最高供热功率，Φ
D
为CHP机组供电功率为P
D
时对应的供热功率，t为时刻。
[0019]优选的，所述CHP功率爬坡约束公式如下：
[0020][0021]式中，为t时刻CHP机组的电功率，为t
‑
1时刻CHP机组的电功率，R
U
为CHP机组上爬坡功率的上限，R
D
为CHP机组下爬坡功率的上限，t为时刻。
[0022]优选的，所述设备功率极限约束公式如下：
[0023]P
i,min
≤P
i
≤P
i,max
[0024]式中，P
i,min
为设备i的输出功率最大值，P
i,max
为设备i的输出功率最小值，P
i
为设备i的输出功率，i为设备序号。
[0025]优选的，所述以年综合成本最小为目标构建优化目标，包括：
[0026]基于可变运维成本和能源消耗成本相加，计算得到综合能源系统日运行成本；
[0027]基于碳排放量与碳配额的差值与碳交易价格相乘，计算得到碳交易成本；
[0028]基于所述综合能源系统日运行成本和所述碳交易成本相加，计算得到系统综合成本；
[0029]基于所述系统综合成本结合综合能源系统的年综合成本计算式，计算得到年综合成本。
[0030]优选的，所述综合能源系统的年综合成本计算式如下：
[0031]C
total,year
＝90
·
C
total,spring
+92
·
C
total,summer
+90
·
C
total,autumn
+93
·
C
total,winter
[0032]式中，C
total,year
为综合能源系统的年综合成本，C
total,spring
为春季典型日综合成本，C
total,summer
为夏季典型日综合成本，C
total,autumn
为秋季典型日综合成本，C
total,winter
为冬季典型日综合成本。
[0033]优选的，所述基于所述综合能源设备参数结合预先构建的优化模型采用基于分支定界法的混合整数规划算法进行求解，确定优化策略，包括：
[0034]将所述综合能源设备参数输入预先构建的优化模型；
[0035]采用基于分支定界法的混合整数规划算法对所述优化模型进行求解，得到综合能源设备的实际受控变量的优化变量；
[0036]基于所述优化变量确定优化策略。
[0037]优选的，所述采用基于分支定界法的混合整数规划算法对所述优化模型进行求解，得到综合能源设备的实际受控变量的优化变量，包括：
[0038]S1：将所述优化模型的优化目标转化为最小化问题，并进行松弛计算得到初始节点，进入S2；
[0039]S2：基于所述初始节点进行分支得到各个子集，进入S3；
[0040]S3：通过定界计算各个子集的目标下界，并选择最优目标下界，进入S4；
[0041]S4：判断所述最优目标下界是否满足设定约束，若是则进入S5，否则返回S2；
[0042]S5：将所述最优目标下界作为最优解。
[0043]基于同一专利技术构思，本专利技术还提出了一种综合能源低碳运行优化系统，包括：
[0044]参数获取模块，用于获取综合能源设备参数；
[0045]模型求解模块，用于基于所述综合能源设备参数结合预先构建的优化模型采用基于分支定界法的混合整数规划算法进行求解，确定优化策略；
[0046]其中，所述优化模型是以综合能源设备的实际受控变量为优化变量，以CH本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源低碳运行优化方法，其特征在于，包括：获取综合能源设备参数；基于所述综合能源设备参数结合预先构建的优化模型采用基于分支定界法的混合整数规划算法进行求解，确定优化策略；其中，所述优化模型是以综合能源设备的实际受控变量为优化变量，以CHP电热特性、CHP功率爬坡和设备功率极限为约束条件结合优化目标得到的。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述优化模型的构建，包括：以综合能源设备的实际受控变量为优化变量；基于各能源设备对系统运行的限制构建约束条件；以年综合成本最小为目标构建优化目标；基于所述优化变量、所述约束条件和所述优化目标构建优化模型；其中，所述综合能源设备的实际受控变量包括下述中的一种或多种：燃料流量、热量分配系数、蓄热水箱流量、蓄热水箱温度、蓄冷水箱流量和蓄冷水箱温度；所述约束条件包括：CHP电热特性约束、CHP功率爬坡约束、设备功率极限约束、功率平衡约束和储能约束。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述CHP电热特性约束公式如下：式中，为t时刻CHP机组供电功率，为t时刻CHP机组供热功率，P
A
为CHP机组供热功率为0时的最低供电功率，P
B
为CHP机组的最低供电功率，P
C
为CHP机组的最高供热功率状态对应的供电功率，P
D
为CHP机组供热功率为0时的最高供电功率，Φ
A
为CHP机组的最低供热功率，Φ
B
为CHP机组的最低供电功率状态对应的供热功率，Φ
C
为CHP机组的最高供热功率，Φ
D
为CHP机组供电功率为P
D
时对应的供热功率，t为时刻。4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述CHP功率爬坡约束公式如下：式中，为t时刻CHP机组的电功率，为t
‑
1时刻CHP机组的电功率，R
U
为CHP机组上爬坡功率的上限，R
D
为CHP机组下爬坡功率的上限，t为时刻。5.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述设备功率极限约束公式如下：P
i,min
≤P
i
≤P
i,max
式中，P
i,min
为设备i的输出功率最大值，P
i,max
为设备i的输出功率最小值，P
i
为设备i的输出功率，i为设备序号。6.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述以年综合成本最小为目标构建优化目标，包括：
基于可变运维成本和能源消耗成本相加，计算得到综合能源系统日运行成本；基于碳排放量与碳配额的差值与碳交易价格相乘，计算得到碳交易成本；基于所述综合能源系统日运行成本和所述碳交易成本相加，计算得到系统综合成本；基于所述系统综合成本结合综合能源系统的年综合成本计算式，计算得到年综合成本。7.根据权利要求6所述方法，其特在于，所述综合能源系统的年综合成本计算式如下：C
total,year
＝90
·
C
total,spring
+92
·
C
total,summer
+90
·
C
total,autumn
+93
·
C
total,winter
式中，C
total,year
为综合能源系统的年综合成本，C
total,spring
为春季典型日综合成本，C
total,summer
为夏季典型日综合成本，C
total,autumn
为秋季典型日综合成本，C
total,winter
为冬季典型日综合成本。8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述基于所述综合能源设备参数结合预先构建的优化模型采用基于分支定界法的混合整数规划算法进行求解，确定优化策略，包括：将所述综合能源设备参数输入预先构建的优化模型；采用基于分支定界法的混合整数规划算法对所述优化模型进行求解，得到综合能源设备的实际受控变量的优化变量；基于所述优化变量确定优化策略。9.根据权利要求8所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾晓强，何桂雄，厉建宾，王松岑，钟鸣，吴彬彬，陈洪银，韩永禄，刘铠诚，张新鹤，唐艳梅，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网河北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：