基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，包括步骤一、对区域综合能源系统进行建模；二、对区域综合能源系统运行过程中存在的不确定性因素进行建模；三、建立非完全区间多目标优化模型求解系统运行的多目标规划问题；四、建立日内最优预案调度模型，确定区域综合能源系统运行的最优决策。本发明专利技术方法步骤简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在区域综合能源系统的优化调度中，提高了系统运行的经济性、安全性、环保性，解决了高比例可再生能源接入又难以消纳的矛盾，保障了系统运行的经济效益和环保性能，使用效果好，便于推广使用。便于推广使用。便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法


[0001]本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法。

技术介绍

[0002]近年来，化石能源紧缺、倡导节能减排等问题日益突出，如何高效利用可再生能源、促进多能源互联已成为能源领域的重要发展方向。作为多能源深度融合的经典案例，综合能源系统是促进高比例可再生能源并网和实现节能减排目标的有效途径。区域综合能源系统作为综合能源在具体分布区域上的功能体现，是更加贴近用户侧的供能系统。研究区域综合能源系统的优化调度问题，不仅促进了用户共同参与区域综合能源系统的规划管理，对于提高和保障区域综合能源系统的经济效益以及环保性能更具有重要意义。研究区域综合能源系统优化调度问题，不仅要应对区域综合能源系统内间歇性能源和负荷需求响应两种不确定性因素对区域综合能源系统运行的经济性、安全性、环保性的影响，还要解决高比例可再生能源接入又难以消纳的矛盾。此外，区域综合能源系统规划方案还须保障系统运行的经济效益及环保性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，其方法步骤简单，设计合理，实现方便，能够有效应用在区域综合能源系统的优化调度中，提高了系统运行的经济性、安全性、环保性，解决了高比例可再生能源接入又难以消纳的矛盾，保障了系统运行的经济效益和环保性能，使用效果好，便于推广使用。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一、对区域综合能源系统进行建模；
[0006]步骤二、对所述区域综合能源系统运行过程中存在的不确定性因素进行建模；
[0007]步骤三、建立非完全区间多目标优化模型求解系统运行的多目标规划问题；
[0008]步骤四、建立日内最优预案调度模型，确定所述区域综合能源系统运行的最优决策。
[0009]上述的基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，步骤一中所述区域综合能源系统包括可再生能源系统、电储能装置、燃气轮机、电转气设备、含碳捕集的火电机组、碳封存装置和天然气存储装置；
[0010]所述含碳捕集的火电机组建模为：
[0011][0012]式中，为机组的净出力，为机组总出力，P0为碳捕集设备固定能耗，λ
c
为机组捕集单位CO2所需能耗，e
c
为机组产生单位功率所释放的CO2量，为机组碳捕集水平，为机组捕集CO2量，为机组碳排放总量，为机组净碳排放量；
[0013]所述区域综合能源系统的天然气流动建模为：
[0014][0015]式中，为电转气吸收的CO2量，为封存的CO2量，为电转气生成的天然气量，为燃气轮机消耗的天然气量，为天然气存储装置充气量，为天然气存储装置放气量，为系统向天然气网络购买的天然气量，为系统向天然气网络出售的天然气量，为电转气设备的运行功率，为燃气轮机的运行功率，η
ptg
为电转气设备的运行效率，η
GT
为燃气轮机的效率，为天然气与二氧化碳的转化系数，H
g
为天然气热值；
[0016]所述电储能装置和天然气存储装置建模为：
[0017][0018]式中，为电储能装置的容量下限，为电储能装置的储电量，为电储能装置的容量上限，为天然气存储装置的容量下限，为天然气存储装置的储气量，为天然气存储装置的容量上限，为电储能装置的放电效率，为电储能装置的放电功率，Δt为时间间隔，为电储能装置的充电功率，为电储能装置的充电效率，为天然气存储装置的充气效率，为天然气存储装置的充气功率，为天然气存储装置的放气功率，为天然气存储装置的放气效率。
[0019]上述的基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，步骤二中所述
区域综合能源系统运行过程中存在的不确定性因素包括可再生能源的不确定性和可转移电负荷需求响应的不确定性。
[0020]上述的基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，所述可再生能源的不确定性建模为：
[0021][0022]式中，区间数表示可再生能源出力，表示可再生能源预测出力，为可再生能源预测出力的下限，为可再生能源预测出力的上限，为的区间变量。
[0023]上述的基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，所述可转移电负荷需求响应的不确定性建模为：
[0024][0025][0026]式中，为负荷转移率低偏值，为负荷转移率高偏值，Δpl为在不同时序下的电价差值，为不同时序下整个负荷需求响应模型的死区阈值上限，为不同时序下整个负荷需求响应模型的死区阈值下限，为负荷转移率下限，为负荷转移率上限，
[0027]为不同时序下整个负荷需求响应模型的饱和区阈上限，为不同时序下整个负荷需求响应模型的饱和区阈下限；
[0028]通过上式得到三种不同时段下的所有可能的负荷转移率后，转移后的各时序负荷为：
[0029][0030]式中，为实现分时电价前时序所对应的电负荷，为实行分时电价前峰时序的电负荷平均值，为实行分时电价前平时序的电负荷平均值，t
g
为电负荷的谷时序，
t
f
为电负荷的平时序，t
p
为电负荷的峰时序，为峰谷时段的负荷转移率偏移值，为平谷时段的负荷转移率偏移值，为峰平时段的负荷转移率偏移值。
[0031]上述的基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，步骤三中所述非完全区间多目标优化模型包括：
[0032]非完全区间多目标模糊优化模型以24h为运行周期，以最小化运行周期内总的系统运行成本为经济指标，以最小化运行周期内总的系统碳排放量为环保指标，所述经济指标和环保指标作为多目标，优化调度的时间间隔为1h，目标函数公式表达为：
[0033][0034]式中，Z1(x)为经济指标，Z2(x)为环保指标，为运行周期内系统总的运行成本，为系统内机组总的维护成本，为系统向配电网、天然气网络购买补充电能和购售天然气原料总的交互成本，为含碳捕集设备的火电机组的运行成本，为含碳捕集的火电机组向外排放的CO2总量，为燃气轮机运行时所产生的CO2总量；
[0035]所述系统内机组总的维护成本公式表达为：
[0036][0037]式中，R
wt
为单位风电，R
pv
为光电维护成本，R
ab
为单位弃风弃光成本，为用于衡量系统的弃风程度，为用于衡量系统的弃光程度，为风电预测值下限，为风电预测值上限，为光电预测值下限，为光电预测值上限，且满足以下约束：
[0038][0039]所述系统内机组总的维护成本公式表达为：
[0040][0041]式中，R
GT
为燃气轮机的单位维护成本，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对区域综合能源系统进行建模；步骤二、对所述区域综合能源系统运行过程中存在的不确定性因素进行建模；步骤三、建立非完全区间多目标优化模型求解系统运行的多目标规划问题；步骤四、建立日内最优预案调度模型，确定所述区域综合能源系统运行的最优决策。2.按照权利要求1所述的基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，其特征在于，步骤一中所述区域综合能源系统包括可再生能源系统、电储能装置、燃气轮机、电转气设备、含碳捕集的火电机组、碳封存装置和天然气存储装置；所述含碳捕集的火电机组建模为：式中，为机组的净出力，为机组总出力，P0为碳捕集设备固定能耗，λ
c
为机组捕集单位CO2所需能耗，e
c
为机组产生单位功率所释放的CO2量，为机组碳捕集水平，为机组捕集CO2量，为机组碳排放总量，为机组净碳排放量；所述区域综合能源系统的天然气流动建模为：式中，为电转气吸收的CO2量，为封存的CO2量，为电转气生成的天然气量，为燃气轮机消耗的天然气量，为天然气存储装置充气量，为天然气存储装置放气量，为系统向天然气网络购买的天然气量，为系统向天然气网络出售的天然气量，为电转气设备的运行功率，为燃气轮机的运行功率，η
ptg
为电转气设备的运行效率，η
GT
为燃气轮机的效率，为天然气与二氧化碳的转化系数，H
g
为天然气热值；所述电储能装置和天然气存储装置建模为：
式中，为电储能装置的容量下限，为电储能装置的储电量，为电储能装置的容量上限，为天然气存储装置的容量下限，为天然气存储装置的储气量，为天然气存储装置的容量上限，为电储能装置的放电效率，为电储能装置的放电功率，Δt为时间间隔，为电储能装置的充电功率，为电储能装置的充电效率，为天然气存储装置的充气效率，为天然气存储装置的充气功率，为天然气存储装置的放气功率，为天然气存储装置的放气效率。3.按照权利要求1所述的基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，其特征在于，步骤二中所述区域综合能源系统运行过程中存在的不确定性因素包括可再生能源的不确定性和可转移电负荷需求响应的不确定性。4.按照权利要求3所述的基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，其特征在于，所述可再生能源的不确定性建模为：式中，区间数表示可再生能源出力，表示可再生能源预测出力，为可再生能源预测出力的下限，为可再生能源预测出力的上限，为的区间变量。5.按照权利要求3所述的基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，其特征在于，所述可转移电负荷需求响应的不确定性建模为：
式中，为负荷转移率低偏值，为负荷转移率高偏值，Δp
l
为在不同时序下的电价差值，为不同时序下整个负荷需求响应模型的死区阈值上限，为不同时序下整个负荷需求响应模型的死区阈值下限，为负荷转移率下限，为负荷转移率上限，为不同时序下整个负荷需求响应模型的饱和区阈上限，为不同时序下整个负荷需求响应模型的饱和区阈下限；通过上式得到三种不同时段下的所有可能的负荷转移率后，转移后的各时序负荷为：式中，为实现分时电价前时序所对应的电负荷，为实行分时电价前峰时序的电负荷平均值，为实行分时电价前平时序的电负荷平均值，t
g
为电负荷的谷时序，t
f
为电负荷的平时序，t
p
为电负荷的峰时序，为峰谷时段的负荷转移率偏移值，为平谷时段的负荷转移率偏移值，为峰平时段的负荷转移率偏移值。6.按照权利要求1所述的基于非完全区间多目标模糊优化的区域综合能源调度方法，其特征在于，步骤三中所述非完全区间多目标优化模型包括：非完全区间多目标模糊优化模型以24h为运行周期，以最小化运行周期内总的系统运行成本为经济指标，以最小化运行周期内总的系统碳排放量为环保指标，所述经济指标和环保指标作为多目标，优化调度的时间间隔为1h，目标函数公式表达为：式中，Z1(x)为经济指标，Z2(x)为环保指标，为运行周期内系统总的运行成本，为系统内机组总的维护成本，为系统向配电网、天然气网络购买补充电能和购售天然气
原料总的交互成本，为含碳捕集设备的火电机组的运行成本，为含碳捕集的火电机组向外...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓鹏，杨晓辉，邓叶恒，胡誉尹，汤丑焱，张钟炼，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：