【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域，具體涉及一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法。
技術(shù)介紹
1、綜合能源系統(tǒng)是一種高效的能源利用方案，它通過集成電能、熱能、氫能和冷能等多種能源形式，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和對環(huán)境影響的最小化。近年來，這種系統(tǒng)因其可靠性和環(huán)境友好性而受到廣泛關(guān)注。特別地，電-氫混合儲能技術(shù)作為綜合能源系統(tǒng)中的創(chuàng)新儲能方式，結(jié)合了蓄電池的短周期儲能和儲氫罐的長周期儲能的優(yōu)勢，通過電解水制氫和氫燃料電池發(fā)電，不僅平衡了負(fù)荷需求與能源供應(yīng)，而且增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性，有效促進(jìn)了可再生能源的消納。
2、多時間尺度優(yōu)化通過將調(diào)度過程劃分為日前、日內(nèi)和實(shí)時等多個階段，實(shí)現(xiàn)了逐級逐層的調(diào)度優(yōu)化和調(diào)整，是應(yīng)對風(fēng)電、光伏波動性的有效措施。并且，由于不同儲能設(shè)備具有不同的功率響應(yīng)特性，通過多時間尺度優(yōu)化調(diào)度，可以充分發(fā)揮不同時間尺度下優(yōu)化調(diào)度過程中各儲能設(shè)備調(diào)度控制更加精細(xì)的優(yōu)勢。
3、然而，伴隨高比例可再生能源的不斷接入，風(fēng)電、光伏的間歇性與不確定性對綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度帶來巨大挑戰(zhàn)。在現(xiàn)有的綜合能源系統(tǒng)多時間尺度優(yōu)化調(diào)度技術(shù)中，風(fēng)電、光伏不確定性的刻畫以靜態(tài)的功率預(yù)測誤差為主，導(dǎo)致系統(tǒng)的魯棒性較低，這在某些極端場景下可能對綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行帶來嚴(yán)重后果。在不確定性優(yōu)化方面，魯棒優(yōu)化和隨機(jī)優(yōu)化是處理此類問題的兩種常用方法。魯棒優(yōu)化采用不確定集來描述不確定參數(shù)的波動范圍，以最壞情況下的優(yōu)化為核心，從而提升系統(tǒng)的魯棒性，往往得到偏保守的解。隨機(jī)優(yōu)化通常假設(shè)隨機(jī)變量精確地服從某種概率分布，通過生成
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提出了一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)沒有考慮綜合能源系統(tǒng)在多時間尺度下的不確定性優(yōu)化的問題。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，包括以下步驟：
3、步驟s1：構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)的基數(shù)不確定集，基于所述基數(shù)不確定集構(gòu)建日前魯棒優(yōu)化模型，將綜合能源系統(tǒng)日前1小時級的功率預(yù)測數(shù)據(jù)輸入所述日前魯棒優(yōu)化模型，得到綜合能源系統(tǒng)的日前調(diào)度方案；
4、步驟s2：生成日內(nèi)隨機(jī)場景集合，基于所述日內(nèi)隨機(jī)場景集合構(gòu)建日內(nèi)隨機(jī)優(yōu)化模型，以15分鐘為周期，基于所述日前調(diào)度方案獲取日內(nèi)15分鐘級的功率預(yù)測數(shù)據(jù)，將所述日內(nèi)15分鐘級的功率預(yù)測數(shù)據(jù)輸入日內(nèi)隨機(jī)優(yōu)化模型得到日內(nèi)15分鐘級的調(diào)度方案，重復(fù)上述步驟直到完成日內(nèi)所有周期的優(yōu)化調(diào)度，得到綜合能源系統(tǒng)的日內(nèi)調(diào)度方案；
5、步驟s3：生成實(shí)時隨機(jī)場景集合，基于所述實(shí)時隨機(jī)場景集合構(gòu)建實(shí)時隨機(jī)優(yōu)化模型，基于所述日內(nèi)調(diào)度方案獲取實(shí)時5分鐘級的功率預(yù)測數(shù)據(jù)，將所述實(shí)時5分鐘級的功率預(yù)測數(shù)據(jù)輸入所述實(shí)時隨機(jī)優(yōu)化模型，得到綜合能源系統(tǒng)的實(shí)時調(diào)度方案。
6、優(yōu)選地，步驟s1中所述綜合能源系統(tǒng)日前1小時級的功率預(yù)測數(shù)據(jù)的表達(dá)式為：
7、
8、式中，分別為t時段綜合能源系統(tǒng)的風(fēng)電、光伏功率的預(yù)測值；分別為風(fēng)電、光伏功率預(yù)測誤差的隨機(jī)變量。
9、優(yōu)選地，步驟s1通過基數(shù)不確定集約束功率預(yù)測誤差的隨機(jī)變量的波動范圍，所述基數(shù)不確定集的表達(dá)式為：
10、
11、式中，分別為綜合能源系統(tǒng)的風(fēng)電、光伏功率預(yù)測誤差的經(jīng)驗(yàn)值；ewt分別為風(fēng)電功率預(yù)測誤差的上、下限；epv分別為光伏功率預(yù)測誤差的上、下限；γwt、γpv分別為風(fēng)電、光伏功率預(yù)測誤差的不確定系數(shù)，且滿足0≤γ≤1。
12、優(yōu)選地，所述日前魯棒優(yōu)化模型的表達(dá)式為：
13、
14、式中，xd為日前魯棒優(yōu)化模型中的決策變量；ξd包括和分別為風(fēng)電、光伏功率預(yù)測誤差的隨機(jī)變量；u為基數(shù)不確定集。
15、優(yōu)選地，所述日前魯棒優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
16、fda＝cbuy+com+ccut-rco2；
17、
18、式中，fda為日前魯棒優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)；cbuy為購能成本；com為運(yùn)維成本；ccut為棄電成本；rco2為碳稅收入；pgas分別為電價(jià)和氣價(jià)；ptbuy、分別為t時段的購電、購氣功率；為設(shè)備r的運(yùn)維成本；為t時段設(shè)備r的運(yùn)行功率；t為時段的總數(shù)；r為綜合能源系統(tǒng)中的設(shè)備總數(shù)；分別為棄風(fēng)、棄光的懲罰成本；分別為t時段的棄風(fēng)、棄光功率；ptwt、ptpv分別為t時段的風(fēng)電、光伏功率；cco2為碳稅價(jià)格；為t時段燃?xì)廨啓C(jī)消耗的天然氣量；為t時段燃?xì)忮仩t消耗的天然氣量；δre、δq、δg分別為可再生能源、主氣網(wǎng)、主電網(wǎng)的碳排放系數(shù)。
19、優(yōu)選地，所述日前魯棒優(yōu)化模型的約束條件包括設(shè)備運(yùn)行約束、功率平衡約束、棄電約束和購能約束；
20、所述設(shè)備運(yùn)行約束包括：
21、1)儲能設(shè)備運(yùn)行約束：
22、
23、
24、式中，x表示儲能設(shè)備，包括蓄電池bes和儲氫罐hes；e表示能源，包括電p和氫h；為t時段儲能設(shè)備x所儲存的能量；分別為t時段儲能設(shè)備x充、放能源e的功率；分別為儲能設(shè)備x的充、放效率；分別為儲能設(shè)備x所儲存能量的上、下限；分別為t時段儲能設(shè)備x的充、放狀態(tài)，取值為1表示充/放，取值為0表示不充/不放；分別為儲能設(shè)備x充能功率的上、下限；分別為儲能設(shè)備x放能功率的上、下限；δt表示調(diào)度時段間隔；表示調(diào)度周期終止時儲能設(shè)備x所儲存的能量；表示調(diào)度周期開始時儲能設(shè)備x所儲存的能量；
25、2)電解槽運(yùn)行約束：
26、
27、式中，為t時段電解槽的制氫功率；ptel為t時段電解槽的耗電功率；為電解槽的制氫效率；分別為電解槽耗電功率的上、下限；
28、3)氫燃料電池運(yùn)行約束：
29、
30、式中，pthfc為t時段氫燃料電池的發(fā)電功率；為t時段氫燃料電池的耗氫功率；為氫燃料電池的發(fā)電效率；分別為氫燃料電池耗氫功率的上、下限；
31、4)燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行約束：
32、
33、式中，為t時段燃?xì)廨啓C(jī)消耗的天然氣量；ptgt、分別為t時段燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電功率和制熱功率；分別為燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率和制熱效率；為t時段燃?xì)廨啓C(jī)的開關(guān)狀態(tài)，取值為1表示開機(jī)，取值為0表示關(guān)機(jī)；分別為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電功率的上、下限；分別為燃?xì)廨啓C(jī)爬坡速率的上、下限；
34、5)燃?xì)忮仩t運(yùn)行約束：
35、
36、式中，為t時段燃?xì)忮仩t消耗的天然氣量；為t時段燃?xì)忮仩t的制熱功率；為燃?xì)忮仩t的制熱效率；分別為燃?xì)忮仩t制熱功率的上、下限；
37、6)電制冷機(jī)運(yùn)行約束：
38、
39、式中，為t本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：步驟S1中所述綜合能源系統(tǒng)日前1小時級的功率預(yù)測數(shù)據(jù)的表達(dá)式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：步驟S1通過基數(shù)不確定集約束功率預(yù)測誤差的隨機(jī)變量的波動范圍，所述基數(shù)不確定集的表達(dá)式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述日前魯棒優(yōu)化模型的表達(dá)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述日前魯棒優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述日前魯棒優(yōu)化模型的約束條件包括設(shè)備運(yùn)行約束、功率平衡約束、棄電約束和購能約束；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：步驟S2和步驟S3中通過拉丁超立
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：步驟S2中所述日內(nèi)隨機(jī)優(yōu)化模型的表達(dá)式為：
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：步驟S2中所述日內(nèi)隨機(jī)優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：步驟S3中所述實(shí)時隨機(jī)優(yōu)化模型的表達(dá)式為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：步驟s1中所述綜合能源系統(tǒng)日前1小時級的功率預(yù)測數(shù)據(jù)的表達(dá)式為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：步驟s1通過基數(shù)不確定集約束功率預(yù)測誤差的隨機(jī)變量的波動范圍，所述基數(shù)不確定集的表達(dá)式為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述日前魯棒優(yōu)化模型的表達(dá)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于：所述日前魯棒優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于多時間尺度的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李浩，袁杰，謝長君，王喆偉，杜幫華，朱文超，楊揚(yáng)，王瀚，楊文龍，江慶東，
申請(專利權(quán))人：武漢理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。