CN110648031B - 一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法 - Google Patents

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CN110648031B CN201911189349.3A CN201911189349A CN110648031B CN 110648031 B CN110648031 B CN 110648031B CN 201911189349 A CN201911189349 A CN 201911189349A CN 110648031 B CN110648031 B CN 110648031B
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Abstract

本发明公开了一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法，包括如下步骤：构建能量路由器；确定能量路由器优化调度周期，并优化调度周期内的全部数据；建立能量路由器运行优化调度的运行调度目标函数模型；采用逆序动态规划的求解方法，对能量路由器的多阶段优化运行模型进行求解；通过逆序动态规划的求解方法，编程进行优化计算，得到能量路由器优化运行调度结果。本发明考虑电力和热量需求的随机波动，建立了能量路由器运行优化调度运行调度目标函数模型，并提出采用逆序动态规划的方法对能量路由器多阶段优化运行调度模型进行求解，可实现电力、天然气、氢能和供热等多种能源的互补运行与优化调控。

Description

一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法
技术领域
本发明涉及能量调度技术领域，具体涉及一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法。
背景技术
可再生能源的快速增长和电动汽车等新型大功率随机性负荷的接入对电力系统运行和控制造成了一定困难。为了应对这些挑战，从经济和环境角度来看，综合利用现有的电力、天然气和区域供热等能源基础设施，朝着综合能源系统发展成为新的趋势。综合能源系统是一个包含供电、供气以及供热的多种能源耦合的能源网络，它可以实现各种能源的协调和优化，提高整个能源系统的运行效率。
针对综合能源系统的能量控制与优化调度问题，国内外研究机构进行了初步研究。常用方法包括综合能源分布式调度与运行管理，不同运行策略与运行模式的切换，以及对多能流动方向与大小进行仿真分析等方法，这些方法都只限于理论分析，难以付诸实施，特别是分布式调度依赖通信，可靠性低。也有一些研究对电力系统与天然气系统之间的耦合关系、热电联产和光伏发电联合运行、电力系统与热力系统联合潮流优化等方面进行了探讨，但都不够全面反映电-气-热综合能源的互补与及优化调控。
发明内容
为此，本发明提供一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法，考虑电力和热量需求的随机波动，建立了能量路由器运行优化调度运行调度目标函数模型，并提出采用逆序动态规划的方法对能量路由器多阶段优化运行调度模型进行求解，利用本专利综合能量路由器及其最优运行调度方法可以实现电力、天然气、氢能和供热等多种能源的互补运行与优化调控，保证综合能源系统的经济高效运行，以解决现有技术中不能互补以及优化调控的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法，包括如下步骤：
步骤1、构建能量路由器结构：输入端为电力和天然气，输出端满足电负荷和热负荷需求，能量路由器的内部含四个转换器和三个存储设备；
步骤2、建立能量路由器的物理约束与运行约束条件，确定能量路由器优化调度周期，并准备能量路由器优化调度周期内的全部数据；
步骤3、建立能量路由器的运行调度目标函数模型；
步骤4、采用逆序动态规划的求解方法，对能量路由器的多阶段优化运行模型进行求解，得到能量路由器优化运行调度结果，包括各阶段决策变量和状态变量的数值解；
所述能量路由器包括两个不同类型的能量输入端口和两个不同类型的负荷需求端口，在能量输入端口和负荷需求端口之间包括能量转换器和存储设备；所述能量转换器的数量为四个，分别为电解制氢设备、燃料电池、热电联产设备和锅炉；所述存储设备的数量为三个，分别为氢存储设备、热存储设备和电池存储设备；所述全部数据包括优化调度周期内的电价、天然气价、1→T优化调度周期内的电负荷和热负荷、能量转换设备的启停成本，以及各种物理运行约束的边界条件；根据电力和热量负荷的随机波动特性，将优化调度周期t内电力负荷和热量负荷需求的随机过程表示如下：
Figure 447965DEST_PATH_IMAGE002
式中，
Figure 817767DEST_PATH_IMAGE004
为t时刻不同类型的负荷，e代表电力，th代表热量；
Figure 708363DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 505417DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 51936DEST_PATH_IMAGE010
是确定性成分，通过历史数据计算每小时、每天、每月的平均值得 到；
Figure 225429DEST_PATH_IMAGE012
是随机性成分；
其中，
Figure 236110DEST_PATH_IMAGE012
的随机特性由下面公式计算：
Figure 204066DEST_PATH_IMAGE014
式中，
Figure 988613DEST_PATH_IMAGE016
是标准的正态分布随机变量，
Figure 700217DEST_PATH_IMAGE018
，
Figure 565405DEST_PATH_IMAGE020
为均值，
Figure 704263DEST_PATH_IMAGE022
为 标准差，
Figure 225374DEST_PATH_IMAGE024
是t-1时刻的随机性成分；能量路由器运行约束条件具体为：
能量路由器系统中，在任何时刻t四个转换器和三个存储设备的运行功率
Figure 475090DEST_PATH_IMAGE026
不能低于或高于某些功率水平，需要满足如下的功率约束：
Figure 460363DEST_PATH_IMAGE027
Figure 770122DEST_PATH_IMAGE029
式中，
Figure 27797DEST_PATH_IMAGE031
为能量转换设备J的输出功率；
Figure 81203DEST_PATH_IMAGE033
为设备J的工作状态，1表示开 启，0表示停机；
Figure 920983DEST_PATH_IMAGE035
和
Figure 401643DEST_PATH_IMAGE037
为能量转换设备J输出功率的最小值和最大值；
式中，
Figure 631767DEST_PATH_IMAGE039
为能量存储设备S的输出功率，储氢、储热、储电释放时功率为正值
Figure 488865DEST_PATH_IMAGE041
，存储时为功率为负值
Figure 183151DEST_PATH_IMAGE043
；
Figure 834713DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 571374DEST_PATH_IMAGE047
为能量存储设备S输出 功率的最小值和最大值；
其中，P2H为电解制氢设备，FC为燃料电池，CHP为热电联产设备，B为锅炉；SH为氢存储设备，Sth热存储设备，Sb为电池存储；
为了保证电负荷和热负荷正常需求，能量路由器系统需要满足电功率和热平衡约束，计算公式如下：
Figure 966583DEST_PATH_IMAGE049
Figure 515377DEST_PATH_IMAGE051
式中，
Figure 603418DEST_PATH_IMAGE053
和
Figure 870452DEST_PATH_IMAGE055
分别为t时刻电负荷和热负荷；
Figure 7035DEST_PATH_IMAGE057
和
Figure 410334DEST_PATH_IMAGE059
分别为 热电联产设备和燃料电池设备的热电比；
在系统内部能量转换的过程中，天然气和氢气需要满足以下平衡约束：
Figure 669277DEST_PATH_IMAGE061
Figure 423607DEST_PATH_IMAGE063
式中，
Figure 347569DEST_PATH_IMAGE065
、
Figure 870954DEST_PATH_IMAGE067
、
Figure 300799DEST_PATH_IMAGE069
和
Figure 276845DEST_PATH_IMAGE071
分别为热电联产设备、锅炉、电解制 氢和燃料电池设备的能量转换效率；
在能量路由器系统中，储氢、储热、储电的存储率水平应保持在允许的范围内，约束如下：
Figure 755231DEST_PATH_IMAGE072
Figure 398702DEST_PATH_IMAGE074
为S类型储能在t时存储率水平，
Figure 107770DEST_PATH_IMAGE076
和
Figure 836691DEST_PATH_IMAGE078
分别为S类型 储能在t时存储率水平的最小值和最大值。
可选的，在步骤300中，能量路由器运行优化的目标函数的具体确定方法为：
能量路由器运行成本除了外购的电力和天然气成本，还需考虑系统内部四个转换器的启动和停机成本，计算公式如下：
Figure 40139DEST_PATH_IMAGE079
式中，
Figure 538117DEST_PATH_IMAGE081
为能量转换设备J额定的启停成本；
Figure DEST_PATH_IMAGE082
为能量转换设备J实际运 行中产生的启停成本；
Figure 670283DEST_PATH_IMAGE083
和
Figure 11135DEST_PATH_IMAGE085
分别为t和t-1时刻设备J的工作状态；
能量路由器在t时刻运行成本
Figure DEST_PATH_IMAGE087
的计算公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE088
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE090
和
Figure DEST_PATH_IMAGE092
分别输入端电力和天然气价格；
Figure DEST_PATH_IMAGE094
和
Figure DEST_PATH_IMAGE096
分别输入 电力和天然气功率，系统运行成本包含与电网能量交换费用，购买天然气费用，以及四个能 量转换器的启停费用；
能量路由器在时间t=1→T所有时段总的运行成本
Figure DEST_PATH_IMAGE098
计算公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE100
上述
Figure DEST_PATH_IMAGE101
即为能量路由器运行优化调度的目标函数。
可选的，所述能量路由器的优化运行过程中，在时间维度上从t=1→T，分为T个决策阶段；
能量路由器动态规划的多阶段决策过程中，所需的状态变量
Figure DEST_PATH_IMAGE103
可以写为下 式：
Figure DEST_PATH_IMAGE105
两个相邻时刻t+1和t的状态变量
Figure DEST_PATH_IMAGE107
和
Figure DEST_PATH_IMAGE108
之间的关系，可以通过状态 转移函数进行计算；
Figure DEST_PATH_IMAGE109
中
Figure DEST_PATH_IMAGE110
的状态转移函数如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE111
Figure DEST_PATH_IMAGE112
为S类型储能在t时存储率水平，
Figure DEST_PATH_IMAGE114
为S类型储能的容量，
Figure DEST_PATH_IMAGE116
为S类 型储能充放效率。
可选的，基于逆序动态规划的求解方法对能量路由器的多阶段优化运行模型进行求解的具体步骤为：
设定决策变量
Figure DEST_PATH_IMAGE117
， 包括能量路由器与电网交换功率，购买天然气功率，四个转换器设备的功率和运行状态；
状态变量
Figure DEST_PATH_IMAGE118
包括电负荷，热负 荷，以及储氢、储热、储电的存储率水平。
可选的，能量路由器的多阶段优化运行动态规划的求解方程如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE119
。
本发明具有如下优点：
（1）本发明提出了输入端为电力和天然气，输出端满足电负荷和热负荷需求的能量路由器结构，并在对其优化运行调度时，考虑电力和热量需求由随机过程，更为贴近实际运行情况；
（2）本发明建立的能量路由器运行优化调度运行调度目标函数模型，考虑了能量路由器运营商购入电力和天然气的成本价格，能量路由器内部设备启停损耗，以及各种物理约束条件，可以更好的指导调度员对系统进行优化；
（3）本发明提出采用逆序动态规划的求解方法，对能量路由器的多阶段优化运行模型进行求解，将系统运行决策变化和系统状态变量进行了很好的分离。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施方式中的流程示意图；
图2为本发明实施方式中能量路由器结构示意框图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。
如图1所示，本发明提供了一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法，包括如下步骤：
步骤100、构建输入端为电力和天然气、输出端满足电负荷和热负荷需求，内部含四个转换器和三个存储设备的能量路由器。
本发明所述的能量路由器配置如图2所示。能量路由器的输入端为电力和天然气，输出端满足电负荷和热负荷需求，能量路由器内部由四个转换器和三个存储设备组成。四个转换器分别为：电解制氢设备（P2H），燃料电池（FC），热电联产（CHP）和锅炉（B）； 三个存储设备分别为：氢存储（SH），热存储（Sth）和电池存储（Sb）。
步骤200、准备能量路由器优化调度周期内t=1→T的全部数据。
数据包括电价、天然气价，1-T时的电负荷和热负荷，能量转换设备启停成本，以及各种物理运行约束的边界条件。
根据电力和热量负荷的随机波动特性，将优化调度周期t内电力负荷和热量负荷需求的随机过程表示如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE120
（1）；
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE121
为t时刻不同类型的负荷，e代表电力，th代表热量；
Figure DEST_PATH_IMAGE122
，
Figure DEST_PATH_IMAGE123
，
Figure DEST_PATH_IMAGE124
是确定性成分，通过历史数据计算每小时、每天、每月的平均值得 到；
Figure DEST_PATH_IMAGE125
是随机性成分；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE126
的随机特性由下面公式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE127
（2）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE128
是标准的正态分布随机变量，
Figure DEST_PATH_IMAGE129
，
Figure DEST_PATH_IMAGE130
为均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE131
为标准差，
Figure DEST_PATH_IMAGE132
是t-1时刻的随机性成分。
步骤300、建立能量路由器运行优化调度的运行调度目标函数模型。
运行调度目标函数模型包含能量路由器的运行约束条件和运行优化的目标函数。
（1）能量路由器运行约束
1）能量路由器系统中，在任何时刻t四个转换器和三个存储设备的运行功率
Figure DEST_PATH_IMAGE133
不能低于或高于某些功率水平，需要满足如下的功率约束：
Figure DEST_PATH_IMAGE134
（3）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE135
为能量转换设备J的输出功率；
Figure DEST_PATH_IMAGE136
为设备J的工作状态，1表示开启，0 表示停机；
Figure DEST_PATH_IMAGE137
和
Figure DEST_PATH_IMAGE138
为能量转换设备J输出功率的最小值和最大值；
Figure DEST_PATH_IMAGE139
（4）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE140
为能量存储设备S的输出功率，储氢、储热、储电释放时功率为正值
Figure DEST_PATH_IMAGE141
，存储时为功率为负值
Figure DEST_PATH_IMAGE142
；
Figure DEST_PATH_IMAGE143
和
Figure DEST_PATH_IMAGE144
为能量存储设备S输出 功率的最小值和最大值。
2）为了保证电负荷和热负荷正常需求，能量路由器系统需要满足电功率和热平衡 约束，计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE145
（5）
Figure DEST_PATH_IMAGE146
（6）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE147
和
Figure DEST_PATH_IMAGE148
分别为t时刻电负荷和热负荷；
Figure DEST_PATH_IMAGE149
和
Figure DEST_PATH_IMAGE150
分别为热电联 产设备和燃料电池设备的热电比。
对于图1所述能量路由器系统，电功率平衡约束容易被满足，因为有无穷大电网作为后备电源支撑。热功率平衡约束有可能造成系统运行优化问题不可行，因为受到各种产热设备容量限制，没有无穷大热源支撑。
3）图1所述能量路由器系统，在系统内部能量转换的过程中，天然气和氢气需要满足以下平衡约束：
Figure DEST_PATH_IMAGE151
（7）
Figure DEST_PATH_IMAGE152
（8）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE153
、
Figure DEST_PATH_IMAGE154
、
Figure DEST_PATH_IMAGE155
和
Figure DEST_PATH_IMAGE156
分别为热电联产设备、锅炉、电解制氢 和燃料电池设备的能量转换效率。
4）图1所述能量路由器系统，储氢、储热、储电的存储率水平应保持在允许的范围 内，约束如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE158
Figure 653162DEST_PATH_IMAGE112
为S类型储能在t时存储率水平，
Figure DEST_PATH_IMAGE159
和
Figure DEST_PATH_IMAGE160
分别为S类型储能在t 时存储率水平的最小值和最大值。
（2）能量路由器运行优化的目标函数
能量路由器运行优化调度的主要目标是确定其内每个转换器和存储设备的运行状态和运行出力，满足运行约束和负荷需求的同时，使得系统在一段特定时间内的运行成本最小。
能量路由器运行成本除了外购的电力和天然气成本，还需考虑系统内部四个转换器的启动和停机成本，计算公式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE161
（10）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE162
为能量转换设备J额定的启停成本；
Figure DEST_PATH_IMAGE163
为能量转换设备J实际运行 中产生的启停成本；
Figure DEST_PATH_IMAGE164
和
Figure DEST_PATH_IMAGE165
分别为t和t-1时刻设备J的工作状态。
能量路由器在t时刻运行成本
Figure DEST_PATH_IMAGE166
的计算公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE167
（11）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE168
和
Figure DEST_PATH_IMAGE169
分别输入端电力和天然气价格；
Figure DEST_PATH_IMAGE170
和
Figure DEST_PATH_IMAGE171
分别输入电力 和天然气功率，系统运行成本包含与电网能量交换费用，购买天然气费用，以及四个能量转 换器的启停费用。
能量路由器在时间t=1→T所有时段总的运行成本
Figure DEST_PATH_IMAGE172
计算公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE173
（12）
式（12）即为能量路由器运行优化调度的目标函数。
步骤400、采用逆序动态规划的求解方法，对能量路由器的多阶段优化运行模型进行求解。
能量路由器的优化运行，可以看成多阶段决策过程，在时间维度上从t=1→T，分为T个决策阶段；在每个阶段决策时，同时要考虑阶段内的优化运行目标和本阶段运行决策对未来阶段运行产生的影响，特别是能量路由器中储氢、储热、储电三个能量存储设备，其不同时段运行SOC相互耦合。
能量路由器动态规划的多阶段决策过程中，所需的状态变量
Figure DEST_PATH_IMAGE174
可以写为下 式：
Figure DEST_PATH_IMAGE175
（13）
两个相邻时刻t+1和t的状态变量
Figure DEST_PATH_IMAGE176
和
Figure DEST_PATH_IMAGE177
之间的关系，可以通过状态 转移函数进行计算。
Figure DEST_PATH_IMAGE178
中
Figure DEST_PATH_IMAGE179
和
Figure DEST_PATH_IMAGE180
的状态转移函数为公式（1）-（2）。
Figure DEST_PATH_IMAGE181
中
Figure DEST_PATH_IMAGE182
的状态转移函数如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE183
（14）。
Figure DEST_PATH_IMAGE184
为S类型储能在t时存储率水平，
Figure DEST_PATH_IMAGE185
为S类型储能的容量，
Figure DEST_PATH_IMAGE186
为S类型 储能充放效率。
本发明采用逆序动态规划的求解方法，对能量路由器的多阶段优化运行模型进行求解，求解过程中，决策变量：
Figure DEST_PATH_IMAGE187
，包括能量路由器与电网 交换功率，购买天然气功率，四个转换器设备的功率和运行状态；
状态变量
Figure DEST_PATH_IMAGE188
，包括电负荷，热负荷， 以及储氢、储热、储电的存储率水平。
能量路由器的多阶段优化运行动态规划的求解方程如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE189
（15）
步骤500、通过步骤4逆序动态规划的求解方法，编程进行优化计算，得到能量路由器优化运行调度结果。
其中，该调度结果包括各阶段决策变量和状态变量的数值解。
基于前述，本发明具有如下优点：
1) 构建的能量路由器结构：输入端为电力和天然气，输出端满足电负荷和热负荷需求，内部含四个转换器和三个存储设备的能量路由器。
2) 能量路由器调度模型考虑了电力和热量负荷的随机波动特性，将时间t的电力和热量需求由随机过程表述。
3) 建立的能量路由器运行优化调度的运行调度目标函数模型。目标函数：系统运行成本包含与电网能量交换费用，购买天然气费用，以及四个能量转换器的启停费用。运行约束条件：包括公式（3）-（9）所述四类约束。
4) 采用逆序动态规划的方法，对能量路由器的多阶段优化运行模型进行求解。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、构建能量路由器结构：输入端为电力和天然气，输出端满足电力负荷和热力负荷需求，能量路由器的内部含四个能量转换器和三个存储设备；
步骤2、建立能量路由器的物理约束与运行约束条件，确定能量路由器优化调度周期，并准备能量路由器优化调度周期内的全部数据；
步骤3、建立能量路由器的运行调度目标函数模型；
步骤4、采用逆序动态规划的求解方法，对能量路由器的多阶段优化运行模型进行求解，得到能量路由器优化运行调度结果，包括各阶段决策变量和状态变量的数值解；
所述能量路由器包括两个不同类型的能量输入端口和两个不同类型的负荷需求端口，在能量输入端口和负荷需求端口之间包括能量转换器和存储设备；所述能量转换器的数量为四个，分别为电解制氢设备、燃料电池、热电联产设备和锅炉；所述存储设备的数量为三个，分别为氢存储设备、热存储设备和电池存储设备；所述全部数据包括优化调度周期内的电价、天然气价、1→T优化调度周期内的电力负荷和热力负荷、能量转换器的启停成本，以及各种物理运行约束的边界条件；根据电力和热量负荷的随机波动特性，将优化调度周期内电力负荷和热量负荷需求的随机过程表示如下：
Figure 777292DEST_PATH_IMAGE001
式中，
Figure 172501DEST_PATH_IMAGE002
为t时刻不同类型的负荷，e代表电力负荷，th代表热量负荷；
Figure 721294DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 497751DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 702468DEST_PATH_IMAGE005
是确定性成分，通过历史数据计算每小时、每天、每月的平均值得 到；
Figure 901368DEST_PATH_IMAGE006
是随机性成分；
其中，
Figure 304667DEST_PATH_IMAGE007
的随机特性由下面公式计算：
Figure 563610DEST_PATH_IMAGE008
式中，
Figure 504890DEST_PATH_IMAGE009
是标准的正态分布随机变量，
Figure 241902DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 765287DEST_PATH_IMAGE011
为均值，
Figure 195132DEST_PATH_IMAGE012
为标准 差，
Figure 171178DEST_PATH_IMAGE013
是t-1时刻的随机性成分；能量路由器运行约束条件具体为：
能量路由器系统中，在任何时刻t四个能量转换器和三个存储设备的运行功率
Figure 649564DEST_PATH_IMAGE014
不能 低于或高于某些功率水平，需要满足如下的功率约束：
Figure 293035DEST_PATH_IMAGE015
Figure 313687DEST_PATH_IMAGE016
式中，
Figure 42609DEST_PATH_IMAGE017
为能量转换器J的输出功率；
Figure 121423DEST_PATH_IMAGE018
为设备J的工作状态，1表示开启，0表示停 机；
Figure 619400DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 63151DEST_PATH_IMAGE020
为能量转换器J输出功率的最小值和最大值；
式中，
Figure 279369DEST_PATH_IMAGE021
为能量存储设备S的输出功率，储氢、储热、储电释放时功率为正值
Figure 161874DEST_PATH_IMAGE022
，存储时为功率为负值
Figure 514358DEST_PATH_IMAGE023
；
Figure 643857DEST_PATH_IMAGE024
和
Figure 81792DEST_PATH_IMAGE025
为能量存储设备S输出功率 的最小值和最大值；
其中，P2H为电解制氢设备，FC为燃料电池，CHP为热电联产设备，B为锅炉；SH为氢存储设备，Sth热存储设备，Sb为电池存储；
为了保证电力负荷和热力负荷正常需求，能量路由器系统需要满足电功率和热平衡约束，计算公式如下：
Figure 502409DEST_PATH_IMAGE026
Figure 974978DEST_PATH_IMAGE027
式中，
Figure 760532DEST_PATH_IMAGE028
和
Figure 685762DEST_PATH_IMAGE029
分别为t时刻电力负荷和热力负荷；
Figure 910070DEST_PATH_IMAGE030
和
Figure 237147DEST_PATH_IMAGE031
分别为热电 联产设备和燃料电池设备的热电比；
在系统内部能量转换的过程中，天然气和氢气需要满足以下平衡约束：
Figure 209913DEST_PATH_IMAGE032
Figure 622440DEST_PATH_IMAGE033
式中，
Figure 384859DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 566442DEST_PATH_IMAGE035
、
Figure 959377DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 859200DEST_PATH_IMAGE037
分别为热电联产设备、锅炉、电解制氢和燃料 电池设备的能量转换效率；
在能量路由器系统中，储氢、储热、储电的存储率水平应保持在允许的范围内，约束如下：
Figure 425311DEST_PATH_IMAGE038
Figure 461400DEST_PATH_IMAGE039
为S类型储能在t时存储率水平，
Figure 87553DEST_PATH_IMAGE040
和
Figure 661623DEST_PATH_IMAGE041
分别为S类型储能在t时 存储率水平的最小值和最大值。
2.根据权利要求1所述的一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法，其特征在于，在步骤3中，能量路由器运行优化的目标函数的具体确定方法为：
能量路由器运行成本除了外购的电力和天然气成本，还需考虑系统内部四个能量转换器的启动和停机成本，计算公式如下：
Figure 765845DEST_PATH_IMAGE042
式中，
Figure 922020DEST_PATH_IMAGE043
为能量转换器J额定的启停成本；
Figure 656758DEST_PATH_IMAGE044
为能量转换器J实际运行中产生的 启停成本；
Figure 265594DEST_PATH_IMAGE045
和
Figure 439086DEST_PATH_IMAGE046
分别为t和t-1时刻设备J的工作状态；
能量路由器在t时刻运行成本
Figure 449767DEST_PATH_IMAGE047
的计算公式：
Figure 417723DEST_PATH_IMAGE048
式中，
Figure 199341DEST_PATH_IMAGE049
和
Figure 645366DEST_PATH_IMAGE050
分别输入端电力和天然气价格；
Figure 776133DEST_PATH_IMAGE051
和
Figure 914990DEST_PATH_IMAGE052
分别输入电力和天 然气功率，系统运行成本包含与电网能量交换费用，购买天然气费用，以及四个能量转换器 的启停费用；
能量路由器在时间t=1→T所有时段总的运行成本
Figure 436101DEST_PATH_IMAGE053
计算公式：
Figure 872768DEST_PATH_IMAGE054
上述
Figure 858041DEST_PATH_IMAGE055
即为能量路由器运行优化调度的目标函数。
3.根据权利要求2所述的一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法，其特征在于，所述能量路由器的优化运行过程中，在时间维度上从t=1→T，分为T个决策阶段；
能量路由器动态规划的多阶段决策过程中，所需的状态变量
Figure 105483DEST_PATH_IMAGE056
可以写为下式：
Figure 176207DEST_PATH_IMAGE057
两个相邻时刻t+1和t的状态变量
Figure 229614DEST_PATH_IMAGE058
和
Figure 69394DEST_PATH_IMAGE059
之间的关系，可以通过状态转移函 数进行计算；
Figure 238469DEST_PATH_IMAGE060
中
Figure 530911DEST_PATH_IMAGE061
的状态转移函数如下：
Figure 388008DEST_PATH_IMAGE062
Figure 19978DEST_PATH_IMAGE063
为S类型储能在t时存储率水平，
Figure 671539DEST_PATH_IMAGE064
为S类型储能的容量，
Figure 716855DEST_PATH_IMAGE065
为S类型储能充 放效率。
4.根据权利要求3所述的一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法，其特征在于，基于逆序动态规划的求解方法对能量路由器的多阶段优化运行模型进行求解的具体步骤为：
设定决策变量
Figure 112065DEST_PATH_IMAGE066
，包括能量路由器与 电网交换功率，购买天然气功率，四个能量转换器设备的功率和运行状态；
状态变量
Figure 660858DEST_PATH_IMAGE067
，包括电力负荷，热力负 荷，以及储氢、储热、储电的存储率水平。
5.根据权利要求4所述的一种基于逆序动态规划的能量路由器最优运行调度方法，其特征在于，能量路由器的多阶段优化运行动态规划的求解方程如下：
Figure 935850DEST_PATH_IMAGE068
。
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