一種綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度方法技術

本發明專利技術公開了一種綜合能源服務商云協同?邊緣協同優化調度方法，該方法包括：建立微網集群綜合能源服務商云協同?邊緣協同優化調度模型，上層為微網集群綜合能源服務商云協同中心，下層為各微網邊緣協同中心；上層集群云協同中心綜合考慮收益熵約束并按照全局目標優化計算微網集群面向用戶需求的售電和售熱功率作為決策變量，傳送給下層各微網邊緣協同中心；下層微網邊緣協同中心依據自身局部目標，對微能源發電量和發熱量做出修正；再傳送給上層集群云協同中心；如此反復修正迭代，直至達到上下層都滿意的協調解。本發明專利技術適應了微網集群綜合能源服務商的全分布式優化特點，可實現多個微網之間的云協同?邊緣協同運行。

A Cloud Collaborative-Edge Collaborative Optimal Scheduling Method for Integrated Energy Service Providers

【技術實現步驟摘要】
一種綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度方法
本專利技術涉及電力優化調度
，尤其涉及一種考慮收益熵的綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度方法。
技術介紹
世界范圍內持續緊張的能源形勢促進了能源產業結構的調整與發展。基于多能耦合原理的能源互聯網多元優化和分級控制運行機理已成為實現分布式能源形式多樣化的研究重點。微網將地理位置相對集中的分布式能源連接成為一個小型的能源互聯網，為大規模分布式能源協調控制提供了一種有效方法。隨著分布式能源大規模接入，為充分發揮分布式能源效益，有效解決其隨機性、波動性帶來的相關問題，在微網的基礎上提出了微網集群的概念。而隨著能源互聯網關鍵技術以及新能源交易方式的廣泛應用，近年來在微網集群的基礎上提出了綜合能源服務的概念，從而引發了能源系統的深刻變革。微網集群綜合能源服務商含多個子微網，每個子微網中又含類型各異的負荷、分布式能源、儲能及能源轉換裝置等資源。微網集群中的各微網可根據區域特點及自身需求，作為一個整體參與系統運行，可有效發揮其內部分布式能源優勢并提高用戶供電、供熱和供冷可靠性。但微網集群內含大量分布式能源，分布式能源容量小、設備種類繁多、出力不穩定及靈活性負荷資源的引入，對能源互聯網方式下的分布式能源集群調度提出了更高的要求和挑戰。按需求設立總體運行目標，實現多個微網之間的云協同-邊緣協同運行；而微網集群中各微網又有自身目標，其內部不同種類的分布式能源有著不同的運行特性，微網中的蓄電池等儲能設備既可作為電源，也可作為負荷，而能源轉化設備既可作為負荷，也可作為能量耦合的載體；這些多樣性和靈活性，極大增加了微網自身調度的難度。如何兼顧微網集群綜合能源服務商的總體目標與各微網之間的局部目標利益，如何在微網集群運行時，對這些分布式能源、蓄電池及能量耦合裝置進行合理的調度管理，以保證在不同時段都能滿足電-氣-熱-冷負荷需求并且獲得最理想的經濟運行效益，是研究能源互聯網技術的關鍵問題，也是能源互聯網大規模推廣應用面臨的實際問題。同時，與傳統電力調度相比較，微網集群調度具有能源形式多樣性、調度多層次性等特點，傳統電力調度結構并不適用于微網集群調度。
技術實現思路
專利技術目的：針對現有的技術存在的上述問題，提供一種綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度方法。技術方案：本專利技術綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度方法包括如下步驟：(1)以微網集群云協同中心為上層，建立上層優化調度模型，所述上層優化調度模型以面向用戶需求的售電和售熱功率作為決策變量；(2)以各微網邊緣協同中心為下層，建立下層優化調度模型，所述下層優化調度模型以各微網內部各微能源發電功率和產熱功率為決策變量；其中，每一微網邊緣協同中心對應一個微網；(3)上下層通過各自的決策變量，采用交替迭代求解策略實現多個微網之間的云協同-邊緣協同運行。進一步地，步驟(1)中建立的所述上層優化調度模型以考慮收益熵的綜合能源服務商總的收益最大化為目標，且約束條件包括以面向用戶需求的售電、售熱功率約束和收益熵值約束；步驟(2)中建立的所述下層優化調度模型以各微網的總發電運行和維護、消耗天然氣產熱和從外網購電的支出成本最小為目標，且約束條件包括微網內電功率平衡等式約束、熱/冷功率平衡等式約束、輔助設備能源轉換等式約束、各微能源發電和輸出熱功率不等式約束、與外網并網交換功率約束以及各種鍋爐和儲能設備輸出功率不等式約束。進一步地，步驟(3)具體為：上層首先考慮收益熵約束求出決策變量的初始解，輸入下層；對于下層各微網邊緣協同中心，以初始解為起始參考值，進行優化求解，修正初始解，得到修正決策解，返回上層；上層以修正后的決策解為起始參考值，進行優化求解，得到再次修正的決策解，輸入下層；上下兩層如此反復迭代，直到符合各層迭代終止條件，最終獲得各決策者的均衡滿意解，實現多個微網之間的云協同-邊緣協同運行。有益效果：本專利技術與現有技術相比，針對微網集群和綜合能源服務的分布特點及分層優化理論，提出了微網集群綜合能源服務商云協調-邊緣協調優化調度模型，突破了傳統單一層次電力調度模式，通過多決策者的調度算法，可實現多個微網之間的云協同-邊緣協同運行。此外，該優化方法還可有效提高分布式能源利用率及用戶供能可靠性，提高微網及外部電網運行的經濟性，具有重要的現實意義。附圖說明圖1是微網集群綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度流程圖；圖2是電-氣-熱-冷聯供型單個微網基本結構。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術進行詳細說明。本專利技術所涉及的考慮收益熵的綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度針對微網集群集中-分布式特點，建立微網集群綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度模型，上層為微網集群云協同中心，考慮收益熵約束并根據綜合能源服務商的需求設立總體調度目標；下層為各微網邊緣協同中心，依據各微網自身特點設立相應目標。上下兩層決策者通過各自的決策變量相互影響、相互作用，采用上下層交替迭代求解策略實現多個微網之間的云協同-邊緣協同運行，包括：上層微網集群云協同中心考慮收益熵約束并根據綜合能源服務商的需求設立總體調度目標，綜合考慮微網集群能源服務商收入和支出產生的總經濟效益，以綜合能源服務商總的收益最大化為綜合目標建立目標函數，以面向用戶需求的售電和售熱功率、收益熵值等約束為約束條件，建立綜合能源服務商的多目標優化調度模型。①綜合能源服務商的目標函數：C表征綜合能源服務商的總收益；Δt為時間間隔長度，T為總時間段；是微網集群在t時刻向用戶售電的總收益；是微網集群在t時刻向用戶售熱的總收益；是微網集群在t時刻消耗的總成本費用；IMG是上層的微網集群云協同中心參與分布式調度控制的下層微網邊緣協同中心的個數；是微網集群在t時刻向用戶售電的成本系數；是微網集群在t時刻面向用戶需求銷售的總電功率；是微網集群在t時刻向用戶售熱的成本系數，是微網集群在t時刻面向用戶需求銷售的總熱功率；是第i個微網在t時刻消耗的成本費用；②售電和售熱不等式約束條件：和分別為微網集群在t時刻面向用戶需求售電和售熱的總功率的上限；③定義收益熵不等式約束條件：假設Xt是微網集群綜合能源服務商在t時刻面向用戶需求時可能出現的一些不同狀態；R(Xt)代表狀態Xt出現的概率，則該綜合能源服務商的收益熵H定義為：于面向用戶售電和售熱的收益熵值，即H值越小，該服務商提供的收益熵信息量越大，在綜合評價中所起的作用越大，權重就應該越高，綜合能源服務商的總收益越大。Hmin和Hmax分別是微網集群自身設定的最小和最大收益熵范圍。下層各微網邊緣協同中心依據各微網自身特點設立相應目標，各微網內部可根據實際需求實現不同的目標。例如，各微網邊緣協同中心以各微網的總發電運行和維護、消耗天然氣產熱和從外網購電的支出成本最小為目標；①各微網的目標函數各微網的目標函數為第i個微網內總發電運行和維護、消耗天然氣產熱和從外網購電的支出成本最小，其表達式為：是第i個微網在t時刻總的支出成本；是分布式電源(含風電、光伏、微型燃氣輪機、電儲能裝置)的總運行與維護成本；是第i個微網在t時刻并網后從外網購電的收益；是第i個微網在t時刻消耗天然氣發熱的總成本；M、K、N、E分別是第i個微網內部風電、光伏、微型燃氣輪機、鍋爐的總數；是風力發電的輸出功率；是風電設本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種綜合能源服務商云協同?邊緣協同優化調度方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)以微網集群云協同中心為上層，建立上層優化調度模型，所述上層優化調度模型以面向用戶需求的售電和售熱功率作為決策變量；(2)以各微網邊緣協同中心為下層，建立下層優化調度模型，所述下層優化調度模型以各微網內部各微能源發電功率和產熱功率為決策變量；其中，每一微網邊緣協同中心對應一個微網；(3)上下層通過各自的決策變量，采用交替迭代求解策略實現多個微網之間的云協同?邊緣協同運行。

【技術特征摘要】
1.一種綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)以微網集群云協同中心為上層，建立上層優化調度模型，所述上層優化調度模型以面向用戶需求的售電和售熱功率作為決策變量；(2)以各微網邊緣協同中心為下層，建立下層優化調度模型，所述下層優化調度模型以各微網內部各微能源發電功率和產熱功率為決策變量；其中，每一微網邊緣協同中心對應一個微網；(3)上下層通過各自的決策變量，采用交替迭代求解策略實現多個微網之間的云協同-邊緣協同運行。2.根據權利要求1所述的綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度方法，其特征在于：步驟(1)中建立的所述上層優化調度模型以考慮收益熵的綜合能源服務商總的收益最大化為目標，且約束條件包括以面向用戶需求的售電、售熱功率約束和收益熵值約束；步驟(2)中建立的所述下層優化調度模型以各微網的總發電運行和維護、消耗天然氣產熱和從外網購電的支出成本最小為目標，且約束條件包括微網內電功率平衡等式約束、熱/冷功率平衡等式約束、輔助設備能源轉換等式約束、各微能源發電和輸出熱功率不等式約束、與外網并網交換功率約束以及各種鍋爐和儲能設備輸出功率不等式約束。3.根據權利要求1所述的綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度方法，其特征在于，步驟(3)具體為：上層首先考慮收益熵約束求出決策變量的初始解，輸入下層；對于下層各微網邊緣協同中心，以初始解為起始參考值，進行優化求解，修正初始解，得到修正決策解，返回上層；上層以修正后的決策解為起始參考值，進行優化求解，得到再次修正的決策解，輸入下層；上下兩層如此反復迭代，直到符合各層迭代終止條件，最終獲得各決策者的均衡滿意解，實現多個微網之間的云協同-邊緣協同運行。4.根據權利要求2所述的綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度方法，其特征在于，步驟(1)中，上層優化調度模型的目標函數為：C表征綜合能源服務商的總收益；Δt為時間間隔長度，T為總時間段；IMG是上層的微網集群云協同中心參與分布式調度控制的下層微網邊緣協同中心的個數；是微網集群在t時刻向用戶售電的成本系數；是微網集群在t時刻面向用戶需求銷售的總電功率；是微網集群在t時刻向用戶售熱的成本系數，是微網集群在t時刻面向用戶需求銷售的總熱功率；是第i個微網在t時刻消耗的成本費用；上層優化調度模型的售電、售熱功率約束為：和分別為微網集群在t時刻面向用戶需求售電和售熱的總功率的上限；上層優化調度模型的收益熵值H約束為：其中，R(Xt)為綜合能源服務商在t時刻的收益率；Hmin和Hmax分別是微網集群自身設定的最小和最大收益熵范圍。5.根據權利要求2所述的綜合能源服務商云協同-邊緣協同優化調度方法，其特征在于，步驟(2)中，下層優化調度模型中關于第i個微網的目標函數為：是第i個微網在t時刻總的支出成本；M、K、N、E分別是第i個微網內部風電、光伏、微型燃氣輪機、鍋爐的總數；是風力發電的輸出功率；是風電設備的運行成本系數；是光伏發電的輸出功率；是光伏發電設備的運行成本系...

【專利技術屬性】
技術研發人員：喻潔，顧海飛，李揚，鄭偉，張新森，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32