一种综合能源系统协同优化调度方法、装置、介质及产品

本发明涉及综合能源系统优化调度领域，特别是涉及一种综合能源系统协同优化调度方法、装置、介质及产品。

背景技术：

1、如何最大化开发新能源、加强多能互补耦合运行以及减少二氧化碳排放，是目前能源变革亟需解决的问题。综合能源系统因其较高的能源利用率及多能互补的优势受到人们的广泛关注。综合能源系统不仅能够加强不同性质能源系统之间的相互依赖性，更可实现能源大范围内协调优化运行，从而提高能源利用的整体效率和可持续发展。因此，充分挖掘供热系统热惯性所蕴含的灵活性和用户综合需求响应，开展综合能源系统协同优化调度对于科学管理冷热电气多联供综合能源系统低碳、经济、可靠运行具有重要意义。

2、近年来，随着综合能源系统电热耦合程度的不断加深，供热系统中热网管道和终端热负荷具有较强的热惯性和灵活调节能力，能够实现综合能源系统中能量时移，有效降低清洁能源出力的不确定性对综合能源系统经济调度造成的风险。需求响应能够灵活改变传统用能方式，在削峰填谷、经济运行、灵活调度和促进可再生能源消纳等方面发挥着巨大作用。近年来，随着电力市场蓬勃发展，需求响应在综合能源系统优化中发挥着越来越重要的作用，引导用户在某时段自发转移负荷量参与系统调峰与调度等。

3、目前研究主要单独从热惯性或者需求响应方面提升综合能源系统运行的经济性，鲜有研究综合考虑二者的协同优化调度方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种综合能源系统协同优化调度方法、装置、介质及产品，实现综合能源系统在计及热惯性和需求响应的电热气多能互补协同优化调度，提高综合能源系统运行的灵活性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种综合能源系统协同优化调度方法，包括：

4、获取综合能源系统的日前预设时段内的电负荷预测值、热负荷预测值、冷负荷预测值、风力发电出力预测值、光伏发电出力预测值、供能设备的运行参数、能源转换设备的运行参数和分时系数；

5、构建综合能源系统协同优化调度模型；所述综合能源系统协同优化调度模型包括热惯性模型、负荷需求响应模型、用户满意度指标模型和优化调度模型；所述热惯性模型包括热网热惯性模型和热负荷热惯性模型；所述负荷需求响应模型包括电负荷价格型需求响应模型、冷负荷激励型需求响应模型和热负荷激励型需求响应模型；所述优化调度模型是以综合能源系统总运行系数最小为目标，以电能平衡约束、热能平衡约束、冷能平衡约束、设备出力约束、设备运行约束、储能约束以及与外部电网交互功率约束为约束建立的；

6、根据所述综合能源系统的日前预设时段内的电负荷预测值、热负荷预测值、冷负荷预测值、风力发电出力预测值、光伏发电出力预测值、供能设备的运行参数、能源转换设备的运行参数和分时系数，利用线性规划方法对所述综合能源系统协同优化调度模型进行求解，确定综合能源系统中各供能设备和能源转换设备的日前预设时段内的出力计划。

7、可选地，所述热网热惯性模型为：

8、

9、其中，tp为管道内部温度；tp,a为管道环境温度；kp为介质的导热系数；ap为管道的横截面积；rp为管道单位长度的热阻；m为管道内介质的质流量；ρ为介质密度；cp为管道介质的比热容；t为时间；x为管道长度。

10、可选地，热负荷热惯性模型为：

11、

12、ρa为空气密度，cb为建筑内空气介质的比热容，v为房间容积，tb为建筑内等效温度，ta,b为建筑室外温度，ub为建筑室内与室外环境之间的热导，ph,r为热网输入建筑内的热功率。

13、可选地，所述电负荷价格型需求响应模型为：

14、

15、其中，为t时刻响应之后用户所需的电负荷；为t时刻响应之前用户所需的电负荷；为t时刻转入的电负荷；为t时刻转出的电负荷；为t时刻削减的电负荷。

16、可选地，所述用户满意度指标模型为：

17、

18、

19、

20、

21、其中，为t时刻用户综合满意度；为t时刻削减电负荷用户满意度；为t时刻削减热负荷用户满意度；为t时刻削减冷负荷用户满意度；为t时刻削减的电负荷；为t时刻削减的热负荷；为t时刻削减的冷负荷；pe为响应前用户所需的电负荷；qh为响应前用户所需的热负荷；qc分别为响应前用户所需的冷负荷。

22、可选地，所述目标函数为：

23、minf＝f1+f2+f3+f4+f5；

24、其中，f为系统运行总系数；f1为购电系数；f2为购气系数；f3为维护系数；f4为碳排放系数；f5为补偿系数；

25、其中，为t时刻的购电子系数；为t时刻的购电功率；t为系统运行总时间；

26、其中，θg为燃气轮机、燃气锅炉耗气的单位热值系数；为燃气轮机功率；为燃气锅炉热功率；

27、其中，为t时刻设备i的输出功率；为设备i的维护系数；

28、其中，为t时刻碳交易系数；

29、

30、为碳交易单位系数；μ为碳排放量区间长度；k为碳交易系数增长幅度；为碳排放总量；为碳配额总量；ecc为碳捕集总量；

31、其中，为削减电负荷的补偿系数；为削减热负荷的补偿系数；为削减冷负荷的补偿系数；为t时刻削减的电负荷；为t时刻削减的热负荷；为t时刻削减的冷负荷。

32、可选地，所述电能平衡约束为：

33、

34、其中，为光伏发电功率；为风力发电功率；为燃气轮机功率；为公共电网功率；为电制冷消耗的电功率；为电制热消耗的电功率；为碳捕集装置消耗的电功率；为网损功率；为t时刻蓄电池充电量；为t时刻蓄电池放电量；

35、所述热能平衡约束为：

36、

37、其中，为余热锅炉输出的热功率；为燃气锅炉输出的热功率；为电制热输出的热功率；为热损功率；为t时刻蓄热槽充热量；为t时刻蓄热槽放热量；为t时刻响应后用户所需的热负荷；

38、所述冷能平衡约束为：

39、

40、其中，为吸收式制冷输出的冷功率；为电制冷装置输出的冷功率；为冷损功率；为t时刻蓄冷槽充冷量；为t时刻蓄冷槽放冷量；为t时刻响应后用户所需的冷负荷；

41、所述设备出力约束为：

42、

43、其中，为系统中设备i出力的最小限值；为系统中设备i出力的最大限值；

44、所述设备运行约束为：

45、

46、其中，为微燃机在t时刻的功率；为微燃机在t-1时刻的功率；为微燃机最小爬坡速率；为微燃机最大爬坡速率；

47、所述储能约束为：

48、

49、

50、其中，为储能装置的最小储能容量；为储能装置的最大储能容量；为储能装置的最大充能功率；为储能装置的最大放能功率；

51、所述与外部电网交互功率约束为：

52、

53、其中，为向电网购电功率的上限。

54、一种计算机装置，包括：存储器、处理器以存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述综合能源系统协同优化调度方法的步骤。

55、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述综合能源系统协同优化调度方法的步骤。

56、一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述综合能源系统协同优化调度方法的步骤。

57、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

58、本发明提供一种综合能源系统协同优化调度方法、装置、介质及产品。通过获取综合能源系统电负荷、热负荷和冷负荷的日前24h预测值，风力发电和光伏发电日前24h出力预测值，供能设备和能源转化设备运行参数，以及分时电价；构建热力系统热网热惯性模型和热负荷热惯性模型，负荷需求响应模型、用户满意度指标模型以及以综合能源系统总运行系数最小为目标，以电能平衡约束、热能平衡约束、冷能平衡约束、设备出力约束、设备运行约束、储能约束以及与外部电网交互功率约束为约束条件的优化调度模型；通过分段线性化方法，采用cplex求解器求解综合能源系统协同优化调度模型，确定出电热气各供能设备和能源转换设备日前24h出力计划。本发明实现了综合能源系统在计及热惯性和需求响应的电热气多能互补协同优化调度，提高综合能源系统运行的灵活性。