综合能源系统多阶段站网协同规划方法技术方案

本发明专利技术公开综合能源系统多阶段站网协同规划方法，属于电力系统规划领域；综合能源系统多阶段站网协同规划方法包括：构建面向用户负荷结构的综合能源系统配置方案，基于综合能源系统配置方案，根据规划经济性需求，构建综合能源系统多阶段站网协同规划模型，得到目标函数和约束条件；对综合能源系统多阶段站网协同规划模型的非线性约束进行线性化处理；使用商业求解器对线性化处理后的综合能源系统多阶段站网协同规划模型进行求解；该方法采用多阶段规划方法，以应对用户负荷水平和可再生能源渗透率增长的情况，并应用机会约束规划，考虑可再生能源的波动特性，该方案可以方便的扩展到有相应需求的综合能源系统中，拥有很强的通用性与拓展性。通用性与拓展性。通用性与拓展性。

【技术实现步骤摘要】
综合能源系统多阶段站网协同规划方法


[0001]本专利技术属于电力系统规划领域，具体涉及综合能源系统多阶段站网协同规划方法。

技术介绍

[0002]综合能源系统(Integrated Energy System,IES)打破不同类型能源之间的壁垒，将电、热、冷、气等多种能源系统的设备和网络统一整合并实现协同规划，从而实现能源的梯级利用，满足用户的多种能源需求，提高能量利用效率，降低用能成本。
[0003]许多专家和学者针对能源站设备规划和能源网络规划进行了一定的研究，但单独的规划并不能保证系统的整体最优。因此，能源站和能源网络的协同规划至关重要。在现有研究中，面向综合能源系统规划的混合整数线性规划(Mixed Integer Linear Programming，MILP)模型虽然具有很高的求解效率，但与系统的实际运行情况相去甚远，且中长期站
‑
网协同规划方法和系统不确定性的处理仍有待研究。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供综合能源系统多阶段站网协同规划方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]综合能源系统多阶段站网协同规划方法，包括以下步骤：
[0007]构建面向用户负荷结构的综合能源系统配置方案
[0008]基于综合能源系统配置方案，根据规划经济性需求，构建综合能源系统多阶段站网协同规划模型，得到目标函数和约束条件；
[0009]对综合能源系统多阶段站网协同规划模型的非线性约束进行线性化处理；
[0010]使用商业求解器对线性化处理后的综合能源系统多阶段站网协同规划模型进行求解。
[0011]进一步地，所述综合能源系统多阶段站网协同规划模型的目标函数为：
[0012][0013]式中，F为系统的总成本，S为阶段数，为阶段s能源站设备投资成本、为阶段s负荷侧设备投资成本、为阶段s能源网络投资成本、为阶段s能源站设备运维成本、为阶段s负荷侧设备运维成本、为阶段s购气成本、为阶段s购电成本。
[0014]进一步地，所述综合能源系统多阶段站网协同规划模型的约束条件包括：电网约束、热/冷网约束、气网约束、节点功率平衡约束、能源站功率平衡约束、负荷侧功率平衡约
束、能源站设备安装容量约束、负荷侧设备安装容量约束、能源网络安装容量约束、购电购气约束、能源站设备运行效率约束、负荷侧设备运行效率约束、能源站设备运行出力约束、负荷侧设备运行出力约束、能源站设备运行功率因数约束、负荷侧设备运行功率因数约束、能源网络运行约束以及能源站储能设备约束。
[0015]综合能源系统多阶段站网协同规划系统，包括：
[0016]方案构建模块：构建面向用户负荷结构的综合能源系统配置方案
[0017]模型构建模块：基于综合能源系统配置方案，根据规划经济性需求，构建综合能源系统多阶段站网协同规划模型，得到目标函数和约束条件；
[0018]线性化处理模块：对综合能源系统多阶段站网协同规划模型的非线性约束进行线性化处理；
[0019]以及，模型求解模块：使用商业求解器对线性化处理后的综合能源系统多阶段站网协同规划模型进行求解。
[0020]一种计算机存储介质，存储有可读程序，当程序运行时，能够上述规划方法。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]1、提出了一种综合考虑综合能源系统能源站和能源网络的多阶段协同规划方法，优化配置能源设备的容量以及能源网络的拓扑/容量，保证系统规划的全局最优。在当前和未来的规划场景下，均可进行能源站和能源网络的协同规划。
[0023]2、面向分布式可再生能源的广泛接入需求，针对中长期规划所带来的可再生能源出力不确定性的问题，采用机会约束规划方法，考虑其出力约束满足的置信度，从而进行不确定场景下的综合能源系统多阶段站
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网协同规划。
[0024]3、针对综合能源系统多阶段站
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网协同规划模型进行了数学处理，采用改进大M法将储能装置和电空调的数学模型线性化，将二阶锥松弛技术应用于电网和气网模型，从而将精细但复杂的综合能源系统站
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网协同规划模型转换为混合整数二阶锥规划(Mixed Integer Second
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Order Cone Programming,MISOCP)的形式，在保留其精确性的同时提高求解效率。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为协同规划方法流程图；
[0027]图2为综合能源系统整体结构图；
[0028]图3为能源站结构图；
[0029]图4为负荷侧结构图；
[0030]图5为实施例中各阶段能源站电功率平衡结果图；
[0031]图6为实施例中各阶段能源站热功率平衡结果图；
[0032]图7为实施例中各阶段能源站冷功率平衡结果图；
[0033]图8为实施例中各阶段电源节点输出功率结果图。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]如图1所示，综合能源系统多阶段站网协同规划方法，包括以下步骤：
[0036]S1，构建面向用户负荷结构的综合能源系统配置方案；
[0037]综合能源系统中，部分节点和能源站及负荷侧能源设备的符号缩写如表1所示
[0038]表1符号缩写
[0039][0040]如图2所示，综合能源系统包括：电、热、冷、气四种能源网络，有电源节点、气源节点、能源站节点和负荷节点四种类型的节点，系统通过电源节点向外部电网购电，通过气源节点向燃气公司购置天然气；电源节点和气源节点分别通过电网和气网将电能和天然气传输给能源站和用户，而能源站可向用户提供电、热、冷三种形式的能源。
[0041]如图3所示，能源站采用母线式结构，包括电母线、热母线、冷母线和气母线，其输入的能源包括电能和天然气，而输出包括电、热、冷三种能源形式；能源站内部的设备包括：光伏、风机等可再生能源发电设备，热电联产机组、燃气锅炉、电制热锅炉、电制冷机、吸收式制冷机等供能设备，能源转换设备，同时还配备有蓄电池、蓄热槽、蓄冷槽等储能设备。
[0042]如图4所示，负荷侧同样采用母线式结构，除外部输入的电、热、冷、气能源外，还配备有电制热锅炉、电空调等分布式能源设备，供能方式更加多样化。
[0043]S2，基于S1所构建的综本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.综合能源系统多阶段站网协同规划方法，其特征在于，包括以下步骤：构建面向用户负荷结构的综合能源系统配置方案基于综合能源系统配置方案，根据规划经济性需求，构建综合能源系统多阶段站网协同规划模型，得到目标函数和约束条件；对综合能源系统多阶段站网协同规划模型的非线性约束进行线性化处理；使用商业求解器对线性化处理后的综合能源系统多阶段站网协同规划模型进行求解。2.根据权利要求1所述的综合能源系统多阶段站网协同规划方法，其特征在于，所述综合能源系统包括：电、热、冷、气四种能源网络，有电源节点、气源节点、能源站节点和负荷节点四种类型的节点，系统通过电源节点向外部电网购电，通过气源节点向燃气公司购置天然气；电源节点和气源节点分别通过电网和气网将电能和天然气传输给能源站和用户，而能源站可向用户提供电、热、冷三种形式的能源。3.根据权利要求2所述的综合能源系统多阶段站网协同规划方法，其特征在于，所述能源站采用母线式结构，包括电母线、热母线、冷母线和气母线，其输入的能源包括电能和天然气，而输出包括电、热、冷三种能源形式；能源站内部的设备包括：可再生能源发电设备、供能设备、能源转换设备以及储能设备。4.根据权利要求1所述的综合能源系统多阶段站网协同规划方法，其特征在于，所述综合能源系统多阶段站网协同规划模型的目标函数为：式中，F为系统的总成本，S为阶段数，为阶段s能源站设备投资成本、为阶段s负荷侧设备投资成本、为阶段s能源网络投资成本、为阶段s能源站设备运维成本、为阶段s负荷侧设备运维成本、为阶段s购气成本、为阶段s购电成本。5.根据权利要求4所述的综合能源系统多阶段站网协同规划方法，其特征在于，所述综合能源系统多阶段站网协同规划模型的约束条件包括：电网约束、热/冷网约束、气网约束、节点功率平衡约束、能源站功率平衡约束、负荷侧功率平衡约束、能源站设备安装容量约束、负荷侧设备安装容量约束、能源网络安装容量约束、购电购气约束、能源站设备运行效率约束、负荷侧设备运行效率约束、能源站设备运行出力约束、负荷侧设备运行出力约束、能源站设备运行功率因数约束、负荷侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：周苏洋，李逸，张汉林，吴志坚，董晓峰，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司，
类型：发明
国别省市：