CN112465285B - 一种电气热多能源供能系统的调度方法 - Google Patents

一种电气热多能源供能系统的调度方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112465285B
CN112465285B CN202010542290.8A CN202010542290A CN112465285B CN 112465285 B CN112465285 B CN 112465285B CN 202010542290 A CN202010542290 A CN 202010542290A CN 112465285 B CN112465285 B CN 112465285B
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
optimization model
center
constraint
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010542290.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112465285A (zh
Inventor
曾凯文
王海柱
刘嘉宁
蓝新斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Dispatch Control Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Dispatch Control Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Dispatch Control Center of Guangdong Power Grid Co Ltd filed Critical Electric Power Dispatch Control Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority to CN202010542290.8A priority Critical patent/CN112465285B/zh
Publication of CN112465285A publication Critical patent/CN112465285A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112465285B publication Critical patent/CN112465285B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/06Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06315Needs-based resource requirements planning or analysis
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/06Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/067Enterprise or organisation modelling
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q30/00Commerce
    • G06Q30/02Marketing; Price estimation or determination; Fundraising
    • G06Q30/0201Market modelling; Market analysis; Collecting market data
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q30/00Commerce
    • G06Q30/02Marketing; Price estimation or determination; Fundraising
    • G06Q30/0201Market modelling; Market analysis; Collecting market data
    • G06Q30/0206Price or cost determination based on market factors
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Energy or water supply
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Finance (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

本申请公开了一种电气热多能源供能系统的调度方法,包括:获取多能源系统参数以及能源中心相关参数;以最大化所得收益建立目标函数,确定多能源系统优化模型;以最小化能源购置成本为目标函数,确定能源中心优化模型;将能源中心优化模型转化成KKT最优条件,作为多能源系统优化模型的约束条件;将多能源系统优化模型进行松弛及凸化处理;对松弛及凸化处理后的多能源系统优化模型,求解二阶锥规则问题,得到迭代初始点;迭代求解二阶锥规则问题,若二阶锥规则问题满足收敛条件,则输出最优解。本申请兼顾了供需双方利益的前提下,制定出合理的能源价格,优化日前调度方案及能源配置结构。

Description

一种电气热多能源供能系统的调度方法
技术领域
本申请涉及电力调度技术领域,尤其涉及一种电气热多能源供能系统的调度方法。
背景技术
多能源系统作为能源转型背景下的电力系统新形态,其建设的总体目标是在供给侧实现能源结构的优化、在需求侧实现各种能源的优势互补,从而有效提高能源利用率,缓解环境污染等问题。
用户作为多能源系统重要的参与者,可根据不同时段能源价格的差异主动调整用能量,提高清洁能源的消纳水平,平缓系统负荷波动,这多能源系统的经济稳定运行有重要意义。柔性负荷作为用户与系统互动响应的主要形式,已广泛参与多能源系统经济优化。
作为电力需求响应在多能互补背景下的延伸,综合需求响应为实现综合能源供需双方互动提供了切入点,而需求响应的灵活调度很大程度上受到价格机制的影响,现有研究大多是为解决单一或固定能源价格下的需求响应资源调配问题,对于多类能源价格的灵活制定少有研究。因此,本发明提出是在兼顾供需双方利益的前提下,制定出合理的能源价格,优化日前调度方案及能源配置结构。
发明内容
本申请提供了一种电气热多能源供能系统的调度方法,使得通过考虑能源供需双方的利益,制定出合理的能源价格,优化日前调度方案及能源配置结构。
有鉴于此,本申请提供了一种电气热多能源供能系统的调度方法,所述方法包括:
获取多能源系统参数以及能源中心相关参数;
以最大化所得收益建立目标函数,确定多能源系统优化模型;
以最小化能源购置成本为目标函数,确定能源中心优化模型;
将所述能源中心优化模型转化成KKT最优条件,作为多能源系统优化模型的约束条件;
将所述多能源系统优化模型进行松弛及凸化处理;
对松弛及凸化处理后的所述多能源系统优化模型,求解二阶锥规则问题,得到迭代初始点;
迭代求解所述二阶锥规则问题,若二阶锥规则问题满足收敛条件,则输出最优解。
可选的,所述多能源系统参数以及能源中心相关参数包括:
多能源系统参数中:
燃煤机组的参数包括:燃煤机组对应的网络连接节点、燃煤机组的成本系数和燃煤机组的最大及最小出力;
天然气系统的参数包括:气源对应的网络连接节点、气源的成本系数、气源输出上下限以及原始电价及气价曲线;
能源重心相关参数包括:
日电、气、热负荷数据以及能源中心内部设备参数。
可选的,所述多能源系统优化模型的约束条件包括电力系统约束、天然气系统约束以及系统能源定价约束包括:
所述电力系统约束包括直流潮流约束、机组爬坡约束以及机组出力上下限约束;
所述天然气系统约束包括管道气流方程、管存约束、加压站约束、流量平衡约束以及变量上下限约束。
可选的,所述以最大化所得收益建立目标函数,确定多能源系统优化模型,具体为:
Figure GDA0002907271870000021
式中,ΩHub为能源中心集合;ΩG为燃煤机组集合;Ωg为气源集合;Pm,t和fm,t分别为t时刻能源中心m的电能需求和天然气需求;
Figure GDA0002907271870000022
Figure GDA0002907271870000023
分别为t时刻能源中心m的电价和气价;Pi,t为t时刻燃煤机组i的发电出力;αi,βi和δi为机组i的成本系数;fj,t为t时刻气源j的出力;γj为气源j的成本系数。
可选的,所述以最小化能源购置成本为目标函数,确定能源中心优化模型,具体为:
Figure GDA0002907271870000031
其约束条件包括:
Figure GDA0002907271870000032
Figure GDA0002907271870000033
Figure GDA0002907271870000034
Figure GDA0002907271870000035
Figure GDA0002907271870000036
式中,
Figure GDA0002907271870000037
Figure GDA0002907271870000038
分别为能源中心m的电气热负荷;Pm,t和fm,t分别为t时刻能源中心m的电能需求和天然气需求;fCHP,m,t和fFired,m,t分别为t时刻能源中心m的热电联产和燃气锅炉进气量;
Figure GDA0002907271870000039
Figure GDA00029072718700000310
为热电联产的发电效率和产热效率;Sm,t
Figure GDA00029072718700000311
Figure GDA00029072718700000312
为t时刻能源中心m储电容量、充电量和放电量;
Figure GDA00029072718700000313
Figure GDA00029072718700000314
Figure GDA00029072718700000315
分别为t时刻充电和放电效率;
Figure GDA00029072718700000316
为额定储电容量;
Figure GDA00029072718700000317
Figure GDA00029072718700000318
HGV表示天然气热值。
可选的,所述将所述能源中心优化模型转化为KKT最优条件,作为多能源系统优化模型的约束条件,包括:
定义拉格朗日函数L为:
Figure GDA00029072718700000319
式中,Ωh为等式约束集合;Ωd为不等式约束集合;hj为第j个等式约束;gk为第k个不等式约束;μ为等式约束的对偶变量;λ为不等式约束对偶变量;
所述能源中心优化模型的KKT条件为:
Figure GDA00029072718700000320
λkgk(Pm,t,fm,t,Qm,t)=0,λk≥0
hj(Pm,t,fm,t,Qm,t)=0j∈Ωh
gk(Pm,t,fm,t,Qm,t)≤0k∈Ωd
可选的,所述将所述多能源系统优化模型进行松弛及凸化处理,包括:
将多能源系统优化目标式子进行线性变换,得到:
Figure GDA0002907271870000041
式中,μe,μh和μg分别为等式约束的对偶变量;
Figure GDA0002907271870000042
Figure GDA0002907271870000043
为t时刻能源中心m热电联产的进气量上下限;
Figure GDA0002907271870000044
Figure GDA0002907271870000045
为t时刻负能源中心m燃气锅炉的进气量上下限;
Figure GDA0002907271870000046
Figure GDA0002907271870000047
为t时刻能源中心m储电设备充电量上下限;
Figure GDA0002907271870000048
Figure GDA0002907271870000049
为t时刻能源中心m储电设备充电量上下限;
Figure GDA00029072718700000410
Figure GDA00029072718700000411
为t时刻能源中心m储电设备容量上下限;λ为上述上下限约束的对偶变量;
基于线性变换后的多能源系统优化模型的目标函数为:
Figure GDA00029072718700000412
可选的,所述对松弛及凸化处理后的所述多能源系统优化模型,求解二阶锥规则问题,得到迭代初始点,包括:
求解二阶锥规则问题,得到迭代初始点(x0,F0);其中二阶锥规则问题为:
min-F
F为线性化后的多能源系统目标函数。
可选的,所述迭代求解所述二阶锥规则问题,若二阶锥规则问题满足收敛条件,则输出最优解,具体包括求解凸化后的二阶锥规则问题,包括:
wk=min(-F+ρk∑δij,t,)
所述收敛条件为:
Figure GDA00029072718700000413
式中:ε1和ε2为收敛容许度;δij,t为松弛变量;δ为所有δij,t构成的向量;ρk为PCCP(penalty convex-concave procedure,罚凸凹算法)算法第k迭代的惩罚因子。
可选的,还包括:若所述二阶锥规则问题不满足收敛条件,则更新惩罚因子,并继续迭代计算,直到满足收敛条件;
惩罚因子的更新公式为:
ρk+1=min(vcρkmax)。
从以上技术方案可以看出,本申请具有以下优点:
本申请中,提供了一种电气热多能源供能系统的调度方法,获取多能源系统参数以及能源中心相关参数;以最大化所得收益建立目标函数,确定多能源系统优化模型;以最小化能源购置成本为目标函数,确定能源中心优化模型;将能源中心优化模型转化成KKT最优条件,作为多能源系统优化模型的约束条件;将多能源系统优化模型进行松弛及凸化处理;对松弛及凸化处理后的多能源系统优化模型,求解二阶锥规则问题,得到迭代初始点;迭代求解二阶锥规则问题,若二阶锥规则问题满足收敛条件,则输出最优解。
本申请通过以最大化所得收益建立目标函数,确定多能源系统优化模型;同时,在价格机制作用下,能源中心中融入综合需求响应,通过优化自身能源配置降低能源购置成本,从而实现多能源系统与能源中心的互利共赢。另外,采用KKT条件和强对偶理论将原模型转化为单层优化模型(即将能源中心优化模型转化成KKT最优条件,作为多能源系统优化模型的约束条件),并采用罚凸凹算法将非凸气流凸化为一个逐渐缩紧松弛域的迭代过程,由此反复迭代求解混合整数二阶锥规划问题最终获得全局最优均衡解。
附图说明
图1为本申请一种电气热多能源供能系统的调度方法的一个实施例的方法流程图;
图2为本申请一种电气热多能源供能系统的调度方法的一个实施例中多能源系统原始电价及气价曲线示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
请参阅图1,图1为本申请一种电气热多能源供能系统的调度方法的一个实施例的方法流程图,如图1所示,图1中包括:
101、获取多能源系统参数以及能源中心相关参数。
需要说明的是,获取多能源系统参数以及能源中心相关参数,以便于后续的对多能源系统以及能源中心进行建模。具体的,多能源系统参数中:燃煤机组的参数包括:燃煤机组对应的网络连接节点、燃煤机组的成本系数和燃煤机组的最大及最小出力;天然气系统的参数包括:气源对应的网络连接节点、气源的成本系数、气源输出上下限以及原始电价及气价曲线;能源重心相关参数包括:日电、气、热负荷数据以及能源中心内部设备参数。
在一种具体的实施方式中,多能源系统参数包括10个燃油机组和气源S1、S2的数据。
其中,各燃油机组的成本系数如下:
ai=[0.087 0.700 0.682 0.700 0.442 0.425 0.442 0.713 0.458 0.890]
bi=[23.341 26.987 21.978 26.987 24.799 25.000 24.799 29.047 26.09826.176]
ci=[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0];
其中,各燃油机组的最大、最小处理为:
Pmax=[1300 807.5 906.2 815 635 858.7 725 705 1081.2 1375]
Pmin=[455 282.6 217.2 285.2 222.2 300.6 253.7 246.7 378.4 481.2]
气源的成本系数为δ1=0.25,δ2=0.25;
各气源输出上下限:
S1,max=123.11 S2,max=121.61
S1,min=5.13 S2,min=5.98
式中,S1,max和S2,max分别表示气源S1、S2的输出上限;S1,min和S2,min表示气源S1、S2的输出下限。
能源中心相关参数包括日电、气、热负荷数据;能源中心内部设备参数,日电、气、热负荷数据如表1所示,内部设备参数如表2所示:
表1冬季典型日电气热负荷数据
Figure GDA0002907271870000071
表2能源中心内部设备参数
Figure GDA0002907271870000072
102、以最大化所得收益建立目标函数,确定多能源系统优化模型。
需要说明的是,以多能源系统优化目标为最大化系统所得收益,确定多能源系统优化模型;所得收益包括向能源中心售能收入和系统运行成本。其中运行成本为燃煤机组发电成本和气源成本。
具体的,多能源系统优化模型为:
Figure GDA0002907271870000073
式中,
Figure GDA0002907271870000074
表示能源中心售能收入,
Figure GDA0002907271870000075
表示燃煤发电成本,
Figure GDA0002907271870000076
表示其气源成本;ΩHub为能源中心集合;ΩG为燃煤机组集合;Ωg为气源集合;Pm,t和fm,t分别为t时刻能源中心m的电能需求和天然气需求;
Figure GDA0002907271870000081
Figure GDA0002907271870000082
分别为t时刻能源中心m的电价和气价;Pi,t为t时刻燃煤机组i的发电出力;αi,βi和δi为机组i的成本系数;fj,t为t时刻气源j的出力;γj为气源j的成本系数。
在一种具体的实施方式中,多能源系统优化模型的约束条件包括电力系统约束、天然气系统约束以及系统能源定价约束。
其中,电力系统约束包括直流潮流约束、机组爬坡约束以及机组出力上下限约束;
直流潮流约束为:
Figure GDA0002907271870000083
式中,AG和B分别为节点-机组关联矩阵和节点导纳矩阵的虚部;PG,t为机组有功出力向量;θt为节点电压相角向量;θi,t和θj,t为t时刻节点i和j的电压相角;xij
Figure GDA0002907271870000084
分别为输电线路i-j的电抗和线路传输功率上限;ΩNode为节点集合;
Figure GDA0002907271870000085
为平衡节点电压相角;
机组爬坡约束为:
ΔPi D≤Pi,t-Pi,t-1≤ΔPi U i∈ΩG
式中,
Figure GDA0002907271870000086
Figure GDA0002907271870000087
为机组i上下爬坡速率限制;
机组出力上下限约束为:
Pt min≤Pi,t≤Pt max i∈ΩG
式中,
Figure GDA0002907271870000088
Figure GDA0002907271870000089
为机组i有功出力上下限;
天然气系统约束包括管道气流方程、管存约束、加压站约束、流量平衡约束以及变量上下限约束;
管道气流方程为:
Figure GDA00029072718700000810
Figure GDA00029072718700000811
式中,
Figure GDA00029072718700000812
为t时刻管道i-j的平均气流量;kij为管道传输特性参数;bi,t为t时刻节点i的气体压强;bj,t为t时刻节点j的气体压强;
Figure GDA0002907271870000091
Figure GDA0002907271870000092
为t时刻管道i-j的首端流入气流量和末端流出气流量;ΩGB为天然气节点集合;
管存约束为:
Figure GDA0002907271870000093
式中,Lij,t为t时刻管道i-j管存;Mij是与管道的物理特性有关的常数;
Figure GDA0002907271870000094
为t时刻管道i-j平均气压;
加压站约束为:
Figure GDA0002907271870000095
式中,
Figure GDA0002907271870000096
Figure GDA0002907271870000097
分别为加压站变比上下限;
流量平衡约束为:
Figure GDA0002907271870000098
式中,fg,t,fD,t分别为气源出力向量、天然气负荷向量;Bg,BD,Bpipe分别为节点与气源、节点与负荷、管道与节点的关联矩阵;
变量上下限约束:
Figure GDA0002907271870000099
Figure GDA00029072718700000910
式中,
Figure GDA00029072718700000911
Figure GDA00029072718700000912
为节点气压上下限;
Figure GDA00029072718700000913
Figure GDA00029072718700000914
为气源出力上下限;Ωg为气源集合;
系统能源定价约束包括:
Figure GDA00029072718700000915
Figure GDA00029072718700000916
式中,
Figure GDA00029072718700000917
Figure GDA00029072718700000918
分别为原始的实时电价和气价;
Figure GDA00029072718700000919
为能源中心m优化后的实时电价和气价;α1,α2和β1,β2分别为电价调节系数和气价调节系数,其中α1和β1为优化实时能价下限与原始价格比值,α2和β2为优化实时能价上限与原始价格比值;
Figure GDA00029072718700000920
Figure GDA00029072718700000921
为日平均电价和日平均气价。
103、以最小化能源购置成本为目标函数,确定能源中心优化模型。
需要说明的是,考虑到用户端与多能源系统双方的利益,本申请还建立了能源中心优化模型,实现多能源系统与能源中心的互利共赢。
在一种具体的实施方式中,以能源中心满足负荷需求情况下,最小化能源购置成本为目标,确定能源中心优化模型,具体如下:
目标函数为:
Figure GDA0002907271870000101
其约束条件包括:
Figure GDA0002907271870000102
Figure GDA0002907271870000103
Figure GDA0002907271870000104
Figure GDA0002907271870000105
Figure GDA0002907271870000106
式中,
Figure GDA0002907271870000107
Figure GDA0002907271870000108
分别为能源中心m的电气热负荷;Pm,t和fm,t分别为t时刻能源中心m的电能需求和天然气需求;fCHP,m,t和fFired,m,t分别为t时刻能源中心m的热电联产和燃气锅炉进气量;
Figure GDA0002907271870000109
Figure GDA00029072718700001010
为热电联产的发电效率和产热效率;Sm,t
Figure GDA00029072718700001011
Figure GDA00029072718700001012
为t时刻能源中心m储电容量、充电量和放电量;
Figure GDA00029072718700001013
Figure GDA00029072718700001014
Figure GDA00029072718700001015
分别为t时刻充电和放电效率;
Figure GDA00029072718700001016
为额定储电容量;
Figure GDA00029072718700001017
Figure GDA00029072718700001018
HGV表示天然气热值。
104、将能源中心优化模型转化成KKT最优条件,作为多能源系统优化模型的约束条件。
需要说明的是,可以将多能源系统与能源中心主从博弈模型转化为单层优化模型;对于主从博弈模型中的能源中心,其能源价格是确定的,即该优化模型为线性模型。因此,可将能源中心优化模型转化为等价KKT最优条件,并作为多能源系统优化模型的约束条件。
在一种具体的实施方式中,可以定义拉格朗日函数L为:
Figure GDA00029072718700001019
式中,Ωh为等式约束集合;Ωd为不等式约束集合;hj为第j个等式约束;gk为第k个不等式约束;μ为等式约束的对偶变量;λ为不等式约束对偶变量;
所述能源中心优化模型的KKT条件为:
Figure GDA0002907271870000111
λkgk(Pm,t,fm,t,Qm,t)=0,λk≥0
hj(Pm,t,fm,t,Qm,t)=0j∈Ωh
gk(Pm,t,fm,t,Qm,t)≤0k∈Ωd
105、将多能源系统优化模型进行松弛及凸化处理。
需要说明的是,可以将单层优化模型(以多能源系统优化模型作为单层优化模型,能源中心优化模型装换成约束条件)进行松弛及凸化处理,则转化后的单层优化模型仍具有非凸非线性,对其进行松弛及凸化处理有利于优化算法的收敛性。
那么,在一种具体的实施方式中,可以将多能源系统优化目标式子进行线性变换,得到:
Figure GDA0002907271870000112
式中,μe,μh和μg分别为等式约束的对偶变量;
Figure GDA0002907271870000113
Figure GDA0002907271870000114
为t时刻能源中心m热电联产的进气量上下限;
Figure GDA0002907271870000115
Figure GDA0002907271870000116
为t时刻负能源中心m燃气锅炉的进气量上下限;
Figure GDA0002907271870000117
Figure GDA0002907271870000118
为t时刻能源中心m储电设备充电量上下限;
Figure GDA0002907271870000119
Figure GDA00029072718700001110
为t时刻能源中心m储电设备充电量上下限;
Figure GDA00029072718700001111
Figure GDA00029072718700001112
为t时刻能源中心m储电设备容量上下限;λ为上述上下限约束的对偶变量;
基于线性变换后的多能源系统优化模型的目标函数为:
Figure GDA00029072718700001113
106、对松弛及凸化处理后的多能源系统优化模型,求解二阶锥规则问题,得到迭代初始点。
需要说明的是,可以将求解多能源系统优化模型的过程变换为求解二阶锥规划(SOCP)问题,得到迭代初始点(x0,F0):
min-F
式中:F为线性化后的多能源系统目标函数式。
107、迭代求解二阶锥规则问题,若二阶锥规则问题满足收敛条件,则输出最优解。
需要说明的是,二阶锥规则问题具体为:
wk=min(-F+ρk∑δij,t,)
所述收敛条件为:
Figure GDA0002907271870000121
式中:ε1和ε2为收敛容许度;δij,t为松弛变量;δ为所有δij,t构成的向量;ρk为PCCP算法第k迭代的惩罚因子。
当二阶锥规则问题不满足收敛条件,则更新惩罚因子,使得迭代次数加1并继续进行迭代计算,直到满足收敛条件,找到最优解。
本申请通过以最大化所得收益建立目标函数,确定多能源系统优化模型;同时,在价格机制作用下,能源中心中融入综合需求响应,通过优化自身能源配置降低能源购置成本,从而实现多能源系统与能源中心的互利共赢。另外,采用KKT条件和强对偶理论将原模型转化为单层优化模型(即将能源中心优化模型转化成KKT最优条件,作为多能源系统优化模型的约束条件),并采用罚凸凹算法将非凸气流凸化为一个逐渐缩紧松弛域的迭代过程,由此反复迭代求解混合整数二阶锥规划问题最终获得全局最优均衡解。
本申请提出了一种多能源系统与能源中心的互动机制,通过优化能源价格引导能源中心决策,使其实现综合能源收益最大化和能源中心购能成本最小化的利益制约与平衡。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
本申请中,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解,在本申请中,“至少一个(项)”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,用于描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:只存在A,只存在B以及同时存在A和B三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电气热多能源供能系统的调度方法,其特征在于,包括:
获取多能源系统参数以及能源中心相关参数;
以最大化所得收益建立目标函数,确定多能源系统优化模型;具体的:
Figure FDA0003920352160000011
式中,ΩHub为能源中心集合;ΩG为燃煤机组集合;Ωg为气源集合;Pm,t和fm,t分别为t时刻能源中心m的电能需求和天然气需求;
Figure FDA0003920352160000012
Figure FDA0003920352160000013
分别为t时刻能源中心m的电价和气价;Pi,t为t时刻燃煤机组i的发电出力;αi,βi和δi为机组i的成本系数;fj,t为t时刻气源j的出力;γj为气源j的成本系数;
以最小化能源购置成本为目标函数,确定能源中心优化模型;具体的:
Figure FDA0003920352160000014
其约束条件包括:
Figure FDA0003920352160000015
Figure FDA0003920352160000016
Figure FDA0003920352160000017
Figure FDA0003920352160000018
Figure FDA0003920352160000019
式中,
Figure FDA00039203521600000110
Figure FDA00039203521600000111
分别为能源中心m的电、气、热负荷;Pm,t和fm,t分别为t时刻能源中心m的电能需求和天然气需求;fCHP,m,t和fFired,m,t分别为t时刻能源中心m的热电联产和燃气锅炉的进气量;
Figure FDA00039203521600000112
Figure FDA00039203521600000113
为热电联产的发电效率和产热效率;Sm,t
Figure FDA00039203521600000114
Figure FDA00039203521600000115
为t时刻能源中心m的储电设备的储电容量、充电量和放电量;
Figure FDA00039203521600000116
Figure FDA00039203521600000117
分别为t时刻充电和放电效率;
Figure FDA00039203521600000118
为额定储电容量;
Figure FDA00039203521600000119
HGV表示天然气热值;
Figure FDA00039203521600000120
为变压器的发电效率;
Figure FDA00039203521600000121
为燃气锅炉的产热效率;Qm,t为t时刻能源中心m的注入能量;
Figure FDA00039203521600000122
为能源中心m的注入能量的上限、
Figure FDA00039203521600000123
为能源中心m的注入能量的下限;
将所述能源中心优化模型转化成非线性规划最佳解的必要条件,作为多能源系统优化模型的约束条件;
将所述多能源系统优化模型进行松弛及凸化处理;
对松弛及凸化处理的所述多能源系统优化模型,求解二阶锥规则问题,得到迭代初始点;
迭代求解所述二阶锥规则问题,若二阶锥规则问题满足收敛条件,则输出最优解。
2.根据权利要求1所述的电气热多能源供能系统的调度方法,其特征在于,所述多能源系统参数包括:燃煤机组参数和天然气系统参数;其中,所述燃煤机组参数包括燃煤机组对应的网络连接节点、燃煤机组的成本系数和燃煤机组的最大及最小出力,所述天然气系统参数包括气源对应的网络连接节点、气源的成本系数、气源输出上下限以及原始电价及气价曲线;
所述能源中心相关参数包括:日电、气、热负荷数据以及能源中心内部设备参数。
3.根据权利要求1所述的电气热多能源供能系统的调度方法,其特征在于,所述多能源系统优化模型的约束条件包括电力系统约束、天然气系统约束以及系统能源定价约束;
所述电力系统约束包括直流潮流约束、机组爬坡约束以及机组出力上下限约束;
所述天然气系统约束包括管道气流方程、管存约束、加压站约束、流量平衡约束以及变量上下限约束。
4.根据权利要求1所述的电气热多能源供能系统的调度方法,其特征在于,所述将所述能源中心优化模型转化成非线性规划最佳解的必要条件,作为多能源系统优化模型的约束条件,包括:
定义拉格朗日函数L为:
Figure FDA0003920352160000021
式中,Ωh为等式约束集合;Ωd为不等式约束集合;hj为第j个等式约束;gk为第k个不等式约束;μ为等式约束的对偶变量;λ为不等式约束对偶变量;
所述能源中心优化模型的成非线性规划最佳解的必要条件为:
Figure FDA0003920352160000022
λkgk(Pm,t,fm,t,Qm,t)=0,λk≥0
hj(Pm,t,fm,t,Qm,t)=0,j∈Ωh
gk(Pm,t,fm,t,Qm,t)≤0,k∈Ωd
5.根据权利要求1所述的电气热多能源供能系统的调度方法,其特征在于,所述将所述多能源系统优化模型进行松弛及凸化处理,包括:
将多能源系统优化目标式子进行线性变换,得到:
Figure FDA0003920352160000031
式中,μe,μh和μg分别为等式约束的对偶变量;
Figure FDA0003920352160000032
Figure FDA0003920352160000033
为t时刻能源中心m热电联产的进气量上下限;
Figure FDA0003920352160000034
Figure FDA0003920352160000035
为t时刻能源中心m燃气锅炉的进气量上下限;
Figure FDA0003920352160000036
Figure FDA0003920352160000037
为t时刻能源中心m储电设备充电量上下限;
Figure FDA0003920352160000038
Figure FDA0003920352160000039
为t时刻能源中心m储电设备放电量上下限;
Figure FDA00039203521600000310
Figure FDA00039203521600000311
为t时刻能源中心m储电设备储电容量上下限;λ为上述上下限约束的对偶变量;
基于线性变换后的多能源系统优化模型的目标函数为:
Figure FDA00039203521600000312
6.根据权利要求1所述的电气热多能源供能系统的调度方法,其特征在于,所述对松弛及凸化处理后的所述多能源系统优化模型,求解二阶锥规则问题,得到迭代初始点,包括:
求解二阶锥规则问题,得到迭代初始点(x0,F0);其中二阶锥规则问题为:
min-F
F为线性化后的多能源系统目标函数。
7.根据权利要求6所述的电气热多能源供能系统的调度方法,其特征在于,所述迭代求解所述二阶锥规则问题,若二阶锥规则问题满足收敛条件,则输出最优解,具体包括求解凸化后的二阶锥规则问题,包括:
wk'=min(-F+ρk'∑δij,t)
所述收敛条件为:
Figure FDA00039203521600000313
式中:ε1和ε2为收敛容许度;δij,t为松弛变量;δ为所有δij,t构成的向量;ρk为罚凸凹算法第k'迭代的惩罚因子。
8.根据权利要求7所述的电气热多能源供能系统的调度方法,其特征在于,还包括:若所述二阶锥规则问题不满足收敛条件,则更新惩罚因子,并继续迭代计算,直到满足收敛条件;
惩罚因子的更新公式为:
ρk'+1=min(vcρk'max);
式中,vc表示惩罚因子的动态调整系数,且vc>1。
CN202010542290.8A 2020-06-15 2020-06-15 一种电气热多能源供能系统的调度方法 Active CN112465285B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010542290.8A CN112465285B (zh) 2020-06-15 2020-06-15 一种电气热多能源供能系统的调度方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010542290.8A CN112465285B (zh) 2020-06-15 2020-06-15 一种电气热多能源供能系统的调度方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112465285A CN112465285A (zh) 2021-03-09
CN112465285B true CN112465285B (zh) 2023-03-14

Family

ID=74834044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010542290.8A Active CN112465285B (zh) 2020-06-15 2020-06-15 一种电气热多能源供能系统的调度方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112465285B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113705962B (zh) * 2021-07-16 2024-03-05 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司 一种基于分布鲁棒优化的虚拟电厂日前调度方法
CN113935198B (zh) * 2021-11-16 2024-03-22 清鸾科技(成都)有限公司 多能系统运行优化方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN117039892B (zh) * 2023-10-08 2024-01-19 江苏省电力试验研究院有限公司 配电台区柔性互联系统优化调度方法、系统、设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108229865A (zh) * 2018-03-30 2018-06-29 天津大学 一种基于碳交易的电热气综合能源系统低碳经济调度方法
CN109255471A (zh) * 2018-08-17 2019-01-22 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种含风电的电-气-热综合能源系统扩展规划优化方法
CN109524957A (zh) * 2018-11-07 2019-03-26 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院 考虑碳交易机制和柔性负荷的综合能源系统优化调度方法
CN109978362A (zh) * 2019-03-20 2019-07-05 南京工程学院 一种气电网联合多区域综合能源系统建模及系统规划方法
CN110443410A (zh) * 2019-07-10 2019-11-12 国网福建省电力有限公司 一种区域多能源系统的运行优化方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106845701B (zh) * 2017-01-11 2019-11-08 东南大学 一种基于热网和房屋热惯性的综合能源系统优化方法
US10725441B2 (en) * 2017-08-31 2020-07-28 Energy Harbors Corporation, Inc. Energy management with multiple pressurized storage elements

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108229865A (zh) * 2018-03-30 2018-06-29 天津大学 一种基于碳交易的电热气综合能源系统低碳经济调度方法
CN109255471A (zh) * 2018-08-17 2019-01-22 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种含风电的电-气-热综合能源系统扩展规划优化方法
CN109524957A (zh) * 2018-11-07 2019-03-26 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院 考虑碳交易机制和柔性负荷的综合能源系统优化调度方法
CN109978362A (zh) * 2019-03-20 2019-07-05 南京工程学院 一种气电网联合多区域综合能源系统建模及系统规划方法
CN110443410A (zh) * 2019-07-10 2019-11-12 国网福建省电力有限公司 一种区域多能源系统的运行优化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112465285A (zh) 2021-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112465285B (zh) 一种电气热多能源供能系统的调度方法
Pan et al. Optimal design and operation of multi-energy system with load aggregator considering nodal energy prices
CN109524957B (zh) 考虑碳交易机制和柔性负荷的综合能源系统优化调度方法
JP7261507B2 (ja) 電気ヒートポンプ-熱電併給システムを最適化する調整方法及びシステム
WO2021135332A1 (zh) 一种基于边缘计算的多智能体负荷调控方法
CN109345045B (zh) 基于双乘子迭代算法的电热综合能源系统经济调度方法
CN110443398B (zh) 一种基于重复博弈模型的区域综合能源系统优化运行方法
CN108173282A (zh) 一种考虑电转气运行成本综合能源系统优化调度方法
CN110414762B (zh) 一种综合能源系统的需求响应建模方法
CN110955954B (zh) 一种分层解耦的电气热综合能源系统最优负荷削减量方法
CN109447323A (zh) 一种计及节点热价的综合能源系统两阶段容量配置方法
CN108665188A (zh) 一种基于优化模型的园区多能源主体综合配比方法
CN113794200B (zh) 一种用于虚拟电厂的多类型负荷资源聚合方法
CN109494727A (zh) 考虑需求响应的配电网有功和无功协调优化运行方法
CN107392366A (zh) 计及用户行为分析的综合能源系统供需双侧综合优化方法
CN111555370A (zh) 一种基于云边协同的配电网分层协调调度方法及装置
CN108898305A (zh) 主动配电网规划方法及其系统
CN115099567A (zh) 一种电气互联综合能源系统优化调度方法及终端
CN114123361A (zh) 一种面向微能网接入的交直流配电网协同优化调度方法
CN108599142A (zh) 一种基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法
CN110377973B (zh) 一种标准线性化综合能源系统模型的构建方法
CN112701721A (zh) 一种综合能源系统的协调规划方法
CN116542447A (zh) 一种电热系统优化调度方法
CN111724026A (zh) 一种多能源网络与配水网耦合运行的优化方法
CN113013881B (zh) 考虑能源站的配电网分布式光伏并网接纳能力计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant