CN109687529B - 一种能源调度方法、装置、可读介质及电子设备 - Google Patents
一种能源调度方法、装置、可读介质及电子设备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例提供了一种能源调度方法、装置、可读介质及电子设备，方法包括：根据售能收益、购能成本、运行成本、弃风惩罚项和弃光惩罚项建立能源调度优化模型；通过设置系统运行约束和供能单元运行约束对所述能源调度优化模型进行求解，得出能源调度方案。本发明的技术方案中，能源调度优化模型将风电与光伏对系统的影响以及系统中各能源设备的耦合关系纳入考虑范围，从而提高了能源调度方案的准确性。
Description
【技术领域】
本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种能源调度方法、装置、可读介质及电子设备。
【背景技术】
近年来，随着环境保护重要性的增加，进行多元化综合能源开发已成为实现节能减排和清洁能源利用的重要举措。分布式能源系统通过利用电、气、冷、热等不同形式能源在时空上进行耦合，可以实现能源的耦合互补与梯级利用，从而能够减少能源波动对电网冲击，促进可再生能源发展应用，缓解化石能源紧张，以及减少环境污染。
如何对分布式能源系统进行能源调度是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供了一种能源调度方法、装置、可读介质及电子设备。
第一方面，本发明实施例提供了一种能源调度方法，包括：
根据售能收益、购能成本、运行成本、弃风惩罚项和弃光惩罚项建立能源调度优化模型；
通过设置系统运行约束和供能单元运行约束对所述能源调度优化模型进行求解，得出能源调度方案。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述能源调度优化模型为：
maxF＝Pl-Cl-C2-C3-C4
其中，P1为售能收益，C1为购能成本，C2为运行成本，C3为弃风惩罚项，C4为弃光惩罚项。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述售能收益P1的计算公式为：
其中，
为时段t所需电量，
为时段t电价，
为时段t所需热量，
为时段t热价。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述购能成本C1的计算公式为：
其中，
为时段t电价，
为时段t购买电量，
为时段t气价，
为时段t购买气量。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述运行成本C2的计算公式为：
CZ＝C21+C22+C23
其中，C21为余热蒸汽锅炉的运行成本，C22为内燃发电机的运行成本，C23为燃气蒸汽锅炉的运行成本；
所述余热蒸汽锅炉的运行成本C21的计算公式为：
所述内燃发电机的运行成本C22的计算公式为：
所述燃气蒸汽锅炉的运行成本C23的计算公式为：
其中，Ny、Nm和Nb分别为余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的数量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的运行维护成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的状态变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的开机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的启动变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的停机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的关停变量。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述弃风惩罚项C3的计算公式为：
所述弃光惩罚项C4的计算公式为：
其中，Nw和Np分别为风机和光伏电源的数量，Pwt和Ppv分别为单位功率弃风和弃光的惩罚系数，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力上限，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述系统运行约束包括：
系统电量平衡约束：
系统热能平衡约束：
系统燃气平衡约束：
其中，
为时段t第i台内燃发电机的发电功率，
为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的蒸汽输出量，
时段t第i台余热蒸汽锅炉的蒸汽输出量，
为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的购气量，
时段t第i台内燃发电机的购气量。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述供能单元运行约束包括：
内燃发电机余热回收约束：
设备运行安全和状态耦合约束：
开停机和设备状态耦合约束：
风力发电约束：
光伏发电约束：
储能充放电功率约束：
储能电量约束：
设备之间输入输出耦合约束：
其中，
为时段t第i台内燃发电机的烟气输出量，
和
分别为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的最小蒸汽输出量和最大蒸汽输出量，
和
为时段t第i台余热蒸汽锅炉的最小蒸汽输出量和最大蒸汽输出量，
和
分别为时段t第i个台内燃发电机的最小发电功率和最大发电功率，
和
分别为时段t第i台风机的启动变量和关停变量，
和
分别为风机的切入功率和切出功率，
和
分别为时段t第i台光伏电源的充电变量和放电变量，
和
分别为时段t第i台光伏电源的充电功率变量和放电功率变量，
和
第i台光伏电源的最大充电功率和最大放电功率变量，SOCt为时段t的光伏电源的储电量，α为光伏电源的充/放电系数，
和
分别为光伏电源的储能充电功率和储能充电功率，ai、bi、ci、di和ei历史数据拟合值。
第二方面，本发明实施例提供了一种能源调度装置，包括：
建立模块，用于根据售能收益、购能成本、运行成本、弃风惩罚项和弃光惩罚项建立能源调度优化模型；
计算模块，用于通过设置系统运行约束和供能单元运行约束对所述能源调度优化模型进行求解，得出能源调度方案。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述能源调度优化模型为：
maxF＝P1-C1-C2-C3-C4
其中，P1为售能收益，C1为购能成本，C2为运行成本，C3为弃风惩罚项，C4为弃光惩罚项。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述售能收益P1的计算公式为：
其中，
为时段t所需电量，
为时段t电价，
为时段t所需热量，
为时段t热价。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述购能成本C1的计算公式为：
其中，
为时段t电价，
为时段t购买电量，
为时段t气价，
为时段t购买气量。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述运行成本C2的计算公式为：
C2＝C21+C22+C23
其中，C21为余热蒸汽锅炉的运行成本，C22为内燃发电机的运行成本，C23为燃气蒸汽锅炉的运行成本；
所述余热蒸汽锅炉的运行成本C21的计算公式为：
所述内燃发电机的运行成本C22的计算公式为：
所述燃气蒸汽锅炉的运行成本C23的计算公式为：
其中，Ny、Nm和Nb分别为余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的数量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的运行维护成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的状态变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的开机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的启动变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的停机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的关停变量。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述弃风惩罚项C3的计算公式为：
所述弃光惩罚项C4的计算公式为：
其中，Nw和Np分别为风机和光伏电源的数量，Pwt和Ppv分别为单位功率弃风和弃光的惩罚系数，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力上限，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述系统运行约束包括：
系统电量平衡约束：
系统热能平衡约束：
系统燃气平衡约束：
其中，
为时段t第i台内燃发电机的发电功率，
为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的蒸汽输出量，
时段t第i台余热蒸汽锅炉的蒸汽输出量，
为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的购气量，
时段t第i台内燃发电机的购气量。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述供能单元运行约束包括：
内燃发电机余热回收约束：
设备运行安全和状态耦合约束：
开停机和设备状态耦合约束：
风力发电约束：
光伏发电约束：
储能充放电功率约束：
储能电量约束：
设备之间输入输出耦合约束：
其中，
为时段t第i台内燃发电机的烟气输出量，
和
分别为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的最小蒸汽输出量和最大蒸汽输出量，
和
为时段t第i台余热蒸汽锅炉的最小蒸汽输出量和最大蒸汽输出量，
和
分别为时段t第i个台内燃发电机的最小发电功率和最大发电功率，
和
分别为时段t第i台风机的启动变量和关停变量，
和
分别为风机的切入功率和切出功率，
和
分别为时段t第i台光伏电源的充电变量和放电变量，
和
分别为时段t第i台光伏电源的充电功率变量和放电功率变量，
和
第i台光伏电源的最大充电功率和最大放电功率变量，SOCt为时段t的光伏电源的储电量，α为光伏电源的充/放电系数，
和
分别为光伏电源的储能充电功率和储能充电功率，ai、bi、ci、di和ei历史数据拟合值。
第三方面，本发明提供了一种可读介质，包括执行指令，当电子设备的处理器执行所述执行指令时，所述电子设备执行如第一方面中任一所述的方法。
第四方面，本发明提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；
所述存储器用于存储执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令，以使所述处理器执行如第一方面中任一所述的方法。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：
本发明实施例的方法中，首先根据售能收益、购能成本、运行成本、弃风惩罚项和弃光惩罚项建立能源调度优化模型，然后通过设置系统运行约束和供能单元运行约束对所述能源调度优化模型进行求解，得出能源调度方案。本发明将风电与光伏对系统的影响以及系统中各能源设备的耦合关系纳入能源调度优化模型中，从而提高了能源调度方案的准确性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例所提供的一种能源调度方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种能源调度装置的功能方块图；
图3为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
【具体实施方式】
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面对本发明实施例涉及的基本概念和背景技术稍作解释。
分布式能源系统通过利用电、气、冷、热等不同形式能源在时空上进行耦合，可以实现能源的耦合互补与梯级利用，从而能够减少能源波动对电网冲击，促进可再生能源发展应用，缓解化石能源紧张，以及减少环境污染。但是，在分布式能源系统中，对能源调度优化进行求解通常具有以下问题：
a)系统中各供能单元设备之间的输入与输出能量存在耦合，且会相互影响；
b)系统的总运行成本包括运行成本、启动成本和停机成本，各供能单元设备存在启动变量、关停变量和运行状态变量，各变量之间存在耦合关系，且会相互影响；
c)风机和光伏等分布式电源接入系统后，给系统带来了较大的不确定性，且在并入现有能源供应网络时会对其造成干扰。
针对现有技术在对分布式能源系统的能源调度优化求解时所存在的问题，本发明实施例提供了相应的解决思路：根据售能收益、购能成本、运行成本、弃风惩罚项和弃光惩罚项建立能源调度优化模型，然后通过设置系统运行约束和供能单元运行约束对所述能源调度优化模型进行求解，得出能源调度方案。
在该思路的引导下，本发明实施例提供了以下可行的实施方案。
请参考图1，其为本发明实施例所提供的一种能源调度方法，如图所示，该方法包括以下步骤：
步骤101，根据售能收益、购能成本、运行成本、弃风惩罚项和弃光惩罚项建立能源调度优化模型。
步骤102，通过设置系统运行约束和供能单元运行约束对所述能源调度优化模型进行求解，得出能源调度方案。
如图1所述的实施例，该方法首先根据售能收益、购能成本、运行成本、弃风惩罚项和弃光惩罚项建立能源调度优化模型，然后通过设置系统运行约束和供能单元运行约束对所述能源调度优化模型进行求解，得出能源调度方案。
具体的，步骤101中可建立如下的能源调度优化模型：
maxF＝P1-C1-C2-C3-C4 (1)
其中，P1为售能收益，C1为购能成本，C2为运行成本，C3为弃风惩罚项，C4为弃光惩罚项。
以上可以看出，本发明实施例通过建立以经济效益最大化为目标的能源调度优化模型，来满足供需平衡及运行约束条件下不同用户对不同能源的需求。其中，总利润为售能收益减去购能成本、运行成本、弃风惩罚项和弃光惩罚项，然后通过系统运行约束和供能单元运行约束对能源调度优化模型进行求解，使得经济效益最大化。
需要说明的是，售能收益P1的计算公式为：
其中，
为时段t所需电量，
为时段t电价，
为时段t所需热量，
为时段t热价。
购能成本C1的计算公式为：
其中，
为时段t电价，
为时段t购买电量，
为时段t气价，
为时段t购买气量。
运行成本C2的计算公式为：
CZ＝C21+C22+C23 (4)
其中，C21为余热蒸汽锅炉的运行成本，C22为内燃发电机的运行成本，C23为燃气蒸汽锅炉的运行成本；
所述余热蒸汽锅炉的运行成本C21的计算公式为：
所述内燃发电机的运行成本C22的计算公式为：
所述燃气蒸汽锅炉的运行成本C23的计算公式为：
其中，Ny、Nm和Nb分别为余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的数量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的运行维护成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的状态变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的开机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的启动变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的停机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的关停变量。
弃风惩罚项C3的计算公式为：
弃光惩罚项C4的计算公式为：
其中，Nw和Np分别为风机和光伏电源的数量，Pwt和Ppv分别为单位功率弃风和弃光的惩罚系数，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力上限，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力。
具体的，步骤102中的系统运行约束包括：
1、系统电量平衡约束：
式(10)表示内燃发电机的机电力输出和系统电网购电量应满足用户电负荷需求。
2、系统热能平衡约束：
式(11)表示内燃发电机产生高温烟气、余热蒸汽锅炉产生的高温蒸汽以及燃气蒸汽锅炉产生高温蒸汽为用户提供热负荷。
3、系统燃气平衡约束：
式(12)表示内燃发电机的购气量与燃气蒸汽锅炉的购气量之和等于总购气量。
式(10)-式(12)中各数学符号的含义具体如下：
进一步的，步骤102中的供能单元运行约束包括：
1、内燃发电机余热回收约束：
式(13)表示内燃发电机的烟气输出量与余热蒸汽锅炉的蒸汽输出量相等且二者运行状态同步。
2、设备运行安全和状态耦合约束：
式(14)表示系统中每台功能设备的能量产值有上下界的约束，燃气蒸汽锅炉、内燃发电机和余热蒸汽锅炉的最大产能和最小产能又分别和对应设备的状态变量相耦合。
3、开停机和设备状态耦合约束：
式(15)表示系统中引入启动变量和停机变量，将启动成本和关机成本纳入模型，并考虑供能设备开停机和供能设备状态在各时段的耦合关系。
4、风力发电约束：
式(16)表示系统中风力发电机在启动后运行功率需处于切入功率与切出功率之间，且引入启动变量和停机变量，同时系统中引入弃风惩罚项以保证优先清洁能源。
5、光伏发电约束：
式(17)表示系统中光伏电源的光伏出力受到逆变器最大功率限制，同时系统中引入弃光惩罚项以保证优先清洁能源。
6、储能充放电功率约束：
式(18)表示系统中引入充电变量和放电变量。
7、储能电量约束：
式(19)表示系统中储能电量约束。
8、设备之间输入输出耦合约束：
式(20)中，内燃发电机是通过消耗天然气推动透平转动来产生电，同时排放高温混合烟气，所有天然气的消耗量与产生的电量和高温混合烟气的能力之间存在确定的关系。考虑到详细的设备原理建模对工程数据采集要求较高，故本项目采用黑盒模型，即直接通过内燃发电机的历史数据进行拟合。
式(13)-式(20)中各数学符号的含义具体如下：
本发明实施例进一步给出实现上述方法实施例中各步骤及方法的装置实施例。
请参考图2，其为本发明实施例所提供的一种能源调度装置的功能方块图，如图所示，该装置包括：
建立模块210，用于根据售能收益、购能成本、运行成本、弃风惩罚项和弃光惩罚项建立能源调度优化模型；
计算模块220，用于通过设置系统运行约束和供能单元运行约束对所述能源调度优化模型进行求解，得出能源调度方案。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述能源调度优化模型为：
maxF＝P1-C1-C2-C3-C4
其中，P1为售能收益，C1为购能成本，C2为运行成本，C3为弃风惩罚项，C4为弃光惩罚项。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述售能收益P1的计算公式为：
其中，
为时段t所需电量，
为时段t电价，
为时段t所需热量，
为时段t热价。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述购能成本C1的计算公式为：
其中，
为时段t电价，
为时段t购买电量，
为时段t气价，
为时段t购买气量。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述运行成本C2的计算公式为：
C2＝C21+C22+C23
其中，C21为余热蒸汽锅炉的运行成本，C22为内燃发电机的运行成本，C23为燃气蒸汽锅炉的运行成本；
所述余热蒸汽锅炉的运行成本C21的计算公式为：
所述内燃发电机的运行成本C22的计算公式为：
所述燃气蒸汽锅炉的运行成本C23的计算公式为：
其中，Ny、Nm和Nb分别为余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的数量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的运行维护成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的状态变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的开机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的启动变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的停机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的关停变量。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述弃风惩罚项C3的计算公式为：
所述弃光惩罚项C4的计算公式为：
其中，Nw和Np分别为风机和光伏电源的数量，Pwt和Ppv分别为单位功率弃风和弃光的惩罚系数，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力上限，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述系统运行约束包括：
系统电量平衡约束：
系统热能平衡约束：
系统燃气平衡约束：
其中，
为时段t第i台内燃发电机的发电功率，
为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的蒸汽输出量，
时段t第i台余热蒸汽锅炉的蒸汽输出量，
为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的购气量，
时段t第i台内燃发电机的购气量。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述供能单元运行约束包括：
内燃发电机余热回收约束：
设备运行安全和状态耦合约束：
开停机和设备状态耦合约束：
风力发电约束：
光伏发电约束：
储能充放电功率约束：
储能电量约束：
设备之间输入输出耦合约束：
其中，
为时段t第i台内燃发电机的烟气输出量，
和
分别为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的最小蒸汽输出量和最大蒸汽输出量，
和
为时段t第i台余热蒸汽锅炉的最小蒸汽输出量和最大蒸汽输出量，
和
分别为时段t第i个台内燃发电机的最小发电功率和最大发电功率，
和
分别为时段t第i台风机的启动变量和关停变量，
和
分别为风机的切入功率和切出功率，
和
分别为时段t第i台光伏电源的充电变量和放电变量，
和
分别为时段t第i台光伏电源的充电功率变量和放电功率变量，
和
第i台光伏电源的最大充电功率和最大放电功率变量，SOCt为时段t的光伏电源的储电量，α为光伏电源的充/放电系数，
和
分别为光伏电源的储能充电功率和储能充电功率，ai、bi、ci、di和ei历史数据拟合值。
由于本实施例中的各单元模块能够执行图1所示的方法，本实施例未详细描述的部分，可参考对图1的相关说明。
图3是本发明的一个实施例电子设备的结构示意图。请参考图3，在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。
处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。
在一种可能实现的方式中，处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，也可从其它设备上获取相应的计算机程序，以在逻辑层面上形成能源调度装置。处理器，执行存储器所存放的程序，以通过执行的程序实现本发明任一实施例中提供的能源调度方法。
本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，该一个或多个程序包括指令，该指令当被包括多个应用程序的电子设备执行时，能够使该电子设备执行本发明任一实施例中提供的能源调度方法。
上述如本发明图2所示实施例提供的热负荷预能源调度测装置执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，该一个或多个程序包括指令，该指令当被包括多个应用程序的电子设备执行时，能够使该电子设备执行本发明任一实施例中提供的能源调度方法。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元或模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元或模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (14)
1.一种能源调度方法，其特征在于，所述方法包括：
根据售能收益、购能成本、运行成本、弃风惩罚项和弃光惩罚项建立能源调度优化模型；
通过设置系统运行约束和供能单元运行约束对所述能源调度优化模型进行求解，得出能源调度方案；
所述系统运行约束包括：
系统电量平衡约束：
系统热能平衡约束：
系统燃气平衡约束：
其中，
为时段t第i台内燃发电机的发电功率，
为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的蒸汽输出量，
为时段t第i台余热蒸汽锅炉的蒸汽输出量，
为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的购气量，
为时段t第i台内燃发电机的购气量，
为时段t购买电量，
为时段t购买气量，
为时段t所需电量，
为时段t所需热量，T为时段的总数量，Ny、Nm和Nb分别为余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的数量；
所述供能单元运行约束包括：
内燃发电机余热回收约束：
设备运行安全和状态耦合约束：
开停机和设备状态耦合约束：
风力发电约束：
光伏发电约束：
储能充放电功率约束：
储能电量约束：
设备之间输入输出耦合约束：
其中，
为时段t第i台内燃发电机的烟气输出量，
和
分别为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的最小蒸汽输出量和最大蒸汽输出量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉的最小蒸汽输出量和最大蒸汽输出量，
和
分别为时段t第i台风机的启动变量和关停变量，
和
分别为风机的切入功率和切出功率，
和
分别为时段t第i台储能的充电变量和放电变量，
和
分别为时段t第i台储能的充电功率变量和放电功率变量，
和
分别为第i台储能的最大充电功率和最大放电功率变量，SOCt为时段t的储能的储电量，α为储能的充放电系数，
和
分别为储能的储能充电功率和储能放电功率，ai、bi、ci、di和ei为历史数据拟合值，
为时段t第i台风机的状态变量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能源调度优化模型为：
maxF＝P1-C1-C2-C3-C4
其中，F为总利润，P1为售能收益，C1为购能成本，C2为运行成本，C3为弃风惩罚项，C4为弃光惩罚项。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述售能收益P1的计算公式为：
其中，
为时段t所需电量，
为时段t电价，
为时段t所需热量，
为时段t热价，T为时段的总数量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述购能成本C1的计算公式为：
其中，
为时段t电价，
为时段t购买电量，
为时段t气价，
为时段t购买气量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述运行成本C2的计算公式为：
C2＝C21+C22+C23
其中，C21为余热蒸汽锅炉的运行成本，C22为内燃发电机的运行成本，C23为燃气蒸汽锅炉的运行成本；
所述余热蒸汽锅炉的运行成本C21的计算公式为：
所述内燃发电机的运行成本C22的计算公式为：
所述燃气蒸汽锅炉的运行成本C23的计算公式为：
其中，Ny、Nm和Nb分别为余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的数量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的运行维护成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的状态变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的开机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的启动变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的停机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的关停变量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述弃风惩罚项C3的计算公式为：
所述弃光惩罚项C4的计算公式为：
其中，Nw和Np分别为风机和光伏电源的数量，Pwt和Ppv分别为单位功率弃风和弃光的惩罚系数，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力上限，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力。
7.一种能源调度装置，其特征在于，所述装置包括：
建立模块，用于根据售能收益、购能成本、运行成本、弃风惩罚项和弃光惩罚项建立能源调度优化模型；
计算模块，用于通过设置系统运行约束和供能单元运行约束对所述能源调度优化模型进行求解，得出能源调度方案；
所述系统运行约束包括：
系统电量平衡约束：
系统热能平衡约束：
系统燃气平衡约束：
其中，
为时段t第i台内燃发电机的发电功率，
为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的蒸汽输出量，
为时段t第i台余热蒸汽锅炉的蒸汽输出量，
为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的购气量，
为时段t第i台内燃发电机的购气量，
为时段t购买电量，
为时段t购买气量，
为时段t所需电量，
为时段t所需热量，T为时段的总数量，Ny、Nm和Nb分别为余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的数量；
所述供能单元运行约束包括：
内燃发电机余热回收约束：
设备运行安全和状态耦合约束：
开停机和设备状态耦合约束：
风力发电约束：
光伏发电约束：
储能充放电功率约束：
储能电量约束：
设备之间输入输出耦合约束：
其中，
为时段t第i台内燃发电机的烟气输出量，
和
分别为时段t第i台燃气蒸汽锅炉的最小蒸汽输出量和最大蒸汽输出量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉的最小蒸汽输出量和最大蒸汽输出量，
和
分别为时段t第i台风机的启动变量和关停变量，
和
分别为风机的切入功率和切出功率，
和
分别为时段t第i台储能的充电变量和放电变量，
和
分别为时段t第i台储能的充电功率变量和放电功率变量，
和
分别为第i台储能的最大充电功率和最大放电功率变量，SOCt为时段t的储能的储电量，α为储能的充放电系数，
和
分别为储能的储能充电功率和储能放电功率，ai、bi、ci、di和ei为历史数据拟合值，
为时段t第i台风机的状态变量。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述能源调度优化模型为：
maxF＝P1-C1-C2-C3-C4
其中，F为总利润，P1为售能收益，C1为购能成本，C2为运行成本，C3为弃风惩罚项，C4为弃光惩罚项。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述售能收益P1的计算公式为：
其中，
为时段t所需电量，
为时段t电价，
为时段t所需热量，
为时段t热价，T为时段的总数量。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述购能成本C1的计算公式为：
其中，
为时段t电价，
为时段t购买电量，
为时段t气价，
为时段t购买气量。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述运行成本C2的计算公式为：
C2＝C21+C22+C23
其中，C21为余热蒸汽锅炉的运行成本，C22为内燃发电机的运行成本，C23为燃气蒸汽锅炉的运行成本；
所述余热蒸汽锅炉的运行成本C21的计算公式为：
所述内燃发电机的运行成本C22的计算公式为：
所述燃气蒸汽锅炉的运行成本C23的计算公式为：
其中，Ny、Nm和Nb分别为余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的数量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的运行维护成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的状态变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的开机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的启动变量，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的停机成本，
和
分别为时段t第i台余热蒸汽锅炉、内燃发电机和燃气蒸汽锅炉的关停变量。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述弃风惩罚项C3的计算公式为：
所述弃光惩罚项C4的计算公式为：
其中，Nw和Np分别为风机和光伏电源的数量，Pwt和Ppv分别为单位功率弃风和弃光的惩罚系数，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力上限，
和
分别为时段t第i个风机和光伏电源的出力。
13.一种可读介质，其特征在于，包括执行指令，当电子设备的处理器执行所述执行指令时，所述电子设备执行如权利要求1至6中任一所述的方法。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线；所述存储器用于存储执行指令，所述处理器与所述存储器通过所述总线连接，当所述电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令，以使所述处理器执行如权利要求1至6中任一所述的方法。
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