CN112701721A - 一种综合能源系统的协调规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于综合能源系统的协调技术领域，尤其涉及一种综合能源系统的协调规划方法。包括以下步骤：考虑多能互补的多目标优化模型；电网约束；节点电压；支路潮流约束；气网约束；综合能源系统多目标优化规划方法。本发明提出的多能源系统模型对系统综合运行成本和系统接纳风电能力同时进行优化，有效的降低了系统的各项成本。充分权衡经济性、弃风消纳两方面因素，最大限度兼顾两个不同目标优化结果的基础上，合理设置关注水平，模糊处理彼此对立的两个目标，而后统一归化处理满意指标、加权过程，让多目标向单目标完成过渡。为解决环境污染和能源危机问题，为人类社会的持续发展提供了全新可能性。

Description

一种综合能源系统的协调规划方法
技术领域
本发明属于综合能源系统的协调技术领域，尤其涉及一种综合能源系统的协 调规划方法。
背景技术
伴随着以风电为代表的清洁能源并网规模不打扩大，系统运行的不确定性与日俱增，保证系统灵活、稳定运行的平衡方法亦随之出现改变，过去采用的仅依靠增加备 用容量以应对不确定性的模式，单独运行、单独规划的独立系统无论是在技术还是 经济方面都举步维艰。
灵活性是表征系统运行质量的核心和关键之一，尤其是在高渗透率的可再生能源并网运行之后，研究其定量评价是当下热点。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供了一种综合能源系统的协调规划方法。其目的是为了实现多种能源形式彼此耦合、彼此联系的协同运行，解 决环境污染和能源危机的问题，为人类社会的持续发展提供了全新可能性的发明 目的。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种综合能源系统的协调规划方法，包括以下步骤：
步骤1.考虑多能互补的多目标优化模型；
步骤2.考虑多目标优化模型电网约束；
步骤3.考虑多目标优化模型节点电压；
步骤4.考虑多目标优化模型支路潮流约束；
步骤5.考虑多目标优化模型气网约束；
步骤6.综合能源系统多目标优化规划方法。
进一步的，步骤1所述考虑多能互补的多目标优化模型，包括：
目标1为多能源系统规划周期内建设成本、运行成本、折旧成本最小成本方 案；如下：
min Gc＝min(Fcon+Fop+Frc) (1)
式中：Fcon表示综合能源系统的建设成本，Fop表示总运行成本，Frc表示各类 能源设备的残值；
目标2为风电接纳量Fw最大，如下：
Figure BDA0002845815490000021
上式中，NW表示接纳设备总数，Pw,j,t表示t时段系统对于风电机组j的计划 接纳风电功率，T表示消纳周期。
进一步的，所述目标1包括以下步骤：
步骤1-1.建设成本为：
Figure BDA0002845815490000022
式中，L代表综合能源系统中投建的能源设备的总和；Pi代表第i个能源设备 的额定容量；
Figure BDA0002845815490000023
代表第i个能源设备的单位容量投资成本；ui代表与设备容量无 关的固定投资成本；
步骤1-2.运行成本为：
Figure BDA0002845815490000024
式中，T是调度时间之和；Fm,t表示系统在t时段的维护成本，Fep,t表示耗能 成本；Fgp,t表示购气成本；Fs,t表示各类储能运行成本；
步骤1-3.折旧成本为：
折旧成本包含两部分，其一是能源转换元件的折旧成本，其二是能量存储元 件的折旧成本，二者表达式分别如式(4)、(5)所示：
Figure BDA0002845815490000025
Figure BDA0002845815490000031
式中，bde、
Figure BDA0002845815490000032
分别为能源转换设备资本转换系数和每单位的容量折旧后的 成本；
Figure BDA0002845815490000033
分别为能量存储元件的资本回收系数和单位容量折旧成本；m为折 旧年限；γi、γj分别为能源转换设备、能量存储元件的折旧率；NT表示能源转换设 备数，NS表示能量存储元件数，Rj表示第j个设备电阻。
进一步的，步骤2所述考虑多目标优化模型电网约束包括：
步骤2.节点功率平衡约束：
Figure BDA0002845815490000034
Figure BDA0002845815490000035
其中：Qtu,i,t为节点i在t时刻输出无功功率；
Figure BDA0002845815490000036
和
Figure BDA0002845815490000037
分别为能量枢纽在t 时段的有功输入和无功输入；Cij、Vij分别是节点导纳矩阵的实部和虚部；j表示 与i相连的节点；Ptu.i,t表示t时段火电机组i的输出功率，Ui,t表示t时段i节 点电压，Uj,t表示t时段j节点电压。
进一步的，步骤3所述考虑多目标优化模型节点电压为:
Ui,min≤Ui,t≤Ui,max (9)
式中：Ui,min和Ui,max节点i的电压上下限。
进一步的，步骤4所述考虑多目标优化模型支路潮流约束为:
Dl,t＝Δθl,t/xl (10)
|Dl,t|≤Dl,max (11)
式中：Δθl,t表示l两端的相位差；xl表示l的电抗；Dl,max表示l的潮流上限 值；Di,t表示t时段i节点潮流约束值。
进一步的，步骤5所述考虑多目标优化模型气网约束包括:
步骤5-1.气源出力约束，为:
Figure BDA0002845815490000041
式中：
Figure BDA0002845815490000042
是指气源i的出力上限，
Figure BDA0002845815490000043
是指气源i的出力下限；
步骤5-2.节点压力约束为:
ωi,min≤ωi,t≤ωi,max (13)
式中：ωi,min指的是节点i的压力上限，ωi,max指的是节点i的压力下限；
步骤5-3.加压站约束为：
i、j节点之间的总流量包括出口至节点的流量加上站耗流量，由式(14)、(15) 表示：
Figure BDA0002845815490000044
Figure BDA0002845815490000045
式中：
Figure BDA0002845815490000046
为加压站在节点i与j之间的工作系数；
步骤5-4.管道流量约束为：
Figure BDA0002845815490000047
Figure BDA0002845815490000048
fnj,min≤fnj,t≤fnj,max (18)
式中：Lnj指的是节点n、j之间的传输系数；fnj,min指的是管道流量的上限，fnj,max指的是管道流量的下限；ωn，t表示t时刻节点n的压力；ωj，t表示t时刻节点j的 压力；ωi，t表示t时刻节点i的压力；
步骤5-5.天然气流量与功率流的折算关系为：
P＝BG (19)
式中：P是气体功率流；B是气体高热值，取39MJ/m3。
进一步的，步骤6所述综合能源系统多目标优化规划方法，包括：
充分权衡经济性、弃风消纳两方面因素，最大限度兼顾两个不同目标优化结 果的基础上，合理设置关注水平，模糊处理彼此对立的两个目标，而后统一归化 处理满意指标、加权过程，让多目标向单目标完成过渡。
进一步的，所述多目标优化模型中，多目标差分进化算法包括以下步骤：
步骤1.种群初始化：
设置初始种群为
Figure BDA0002845815490000051
式中种群规模是Mq，机组的出力大小为：
Figure BDA0002845815490000052
上式中，
Figure BDA0002845815490000053
表示常规机组的有功出力；
由此，相应的混合编码方式如下：
Figure BDA0002845815490000054
上式中，Pw、PA表示电制热、电制冷装置的投切状态，SH表示常规机组的启停 状态；
步骤2.变异：
Figure BDA0002845815490000055
式中：A是进化次数；
Figure BDA0002845815490000056
是变异个体；
Figure BDA0002845815490000057
是父代基向量；
Figure BDA0002845815490000058
是父代 差分向量，且r1≠r2≠r3≠i；V是缩放因子，取值范围是[0.5,1]；
步骤3.交叉：
Figure BDA0002845815490000059
式中：XR是交叉概率；randj()为[0,1]之间均匀分布的随机数；jrand是从[1,D] 中随机选取的一个整数，D是优化变量的维数，
Figure BDA00028458154900000510
表示交叉个体，
Figure BDA00028458154900000511
表示剩余个 体；
步骤4.选择：
在明确了约束条件框架的基础上，进行多目标优化求解方式如下：
设置临时种群X*，在试验个体
Figure BDA0002845815490000061
和父代个体
Figure BDA0002845815490000062
之间引入竞争机制，若
Figure BDA0002845815490000063
约束支配
Figure BDA0002845815490000064
则
Figure BDA0002845815490000065
进入X*，反之，
Figure BDA0002845815490000066
进入X*；若两个体彼此之间不存 在约束支配关系，则
Figure BDA0002845815490000067
和
Figure BDA0002845815490000068
同时进入X*。
一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机 程序被处理器执行时实现所述的一种综合能源系统的协调规划方法的步骤。
本发明具有以下有益效果及优点：
(1)本发明提出的多能源系统模型对系统综合运行成本和系统接纳风电能力 同时进行优化。有效的降低了系统的各项成本。
(2)充分权衡经济性、弃风消纳两方面因素，最大限度兼顾两个不同目标优 化结果的基础上，合理设置关注水平，模糊处理彼此对立的两个目标，而后统一 归化处理满意指标、加权过程，让多目标向单目标完成过渡。
本发明能源系统是多种能源形式彼此耦合、彼此联系的协同运行系统，综合能 源系统将为解决环境污染和能源危机问题，为人类社会的持续发展提供了全新可 能性。
本发明以多能互补协调互济的思想为指导，首先综合考虑多种能源需求，构 建了一个典型的多能互补系统；有效结合能量枢纽的概念，在详细分析了各元件 的工作特点的基础上，进行相关能量元件的数学建模工作，搭建综合能源系统多 端口输入、输出模型。为了降低系统内部综合运行成本以及将消纳气风达到最大 化，建立电热冷多类型储能的系统协调优化模型。算例部分选取某一大型公共设 施的夏、冬两季各自典型日作为优化模型的两种不同的多负荷场景，开展相关仿 真研究，求解方案以pareto最为优先，充分权衡两方面因素，对Pareto解集中 的决策变量满意度进行计算，以此得到合理兼顾彼此对立的不同目标诉求的折衷 解。最后，通过比较单一储能形式、多类型储能联合配置形式对于系统运行的影 响，明确其在提高现有风电消纳水平方面的作用，以及对于提升综合能源系统综合运行成本、整体灵活性的贡献。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将 变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明多目标差分进化算法求解流程图；
图2为本发明综合能源系统结构示意图；
图3为本发明CHP机组配置储热前后出力对比图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将结合附图和 具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况 下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明 还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并 不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1-图3描述本发明一些实施例的技术方案。
实施例1
本发明是一种综合能源系统的协调规划方法，如图1所示，图1为本发明多 目标差分进化算法求解流程图。
根据综合能源系统的特点，本发明提出一种综合能源系统的协调规划方法， 首先，从综合能源系统优化运行分析IES中不同能源系统之间因其物理特性的差 异以及时间尺度的不同，致其彼此间的耦合关系呈现多样化特征；其次，从能源 网络传输特性出发，分析各个方面的约束条件；最后，综合能源系统多目标优化 规划方法，充分权衡经济性、弃风消纳两方面因素，最大限度兼顾两个不同目标 优化结果的基础上，合理设置关注水平，模糊处理彼此对立的两个目标，而后统 一归化处理满意指标、加权过程，让多目标向单目标完成过渡。
本发明一种综合能源系统的协调规划方法，具体包括以下步骤：
步骤1.考虑多能互补的多目标优化模型。
目标1为多能源系统规划周期内建设成本、运行成本、折旧成本最小成本方 案。目标1由式(1)示出：
min Gc＝min(Fcon+Fop+Frc) (1)
式中：Fcon表示综合能源系统的建设成本，Fop表示总运行成本，Frc表示各类 能源设备的残值。
步骤1-1.建设成本为：
Figure BDA0002845815490000081
式中，L代表综合能源系统中投建的能源设备的总和；Pi代表第i个能源设备 的额定容量；
Figure BDA0002845815490000082
代表第i个能源设备的单位容量投资成本；ui代表与设备容量无 关的固定投资成本。
步骤1-2.运行成本为：
Figure BDA0002845815490000083
式中，T是调度时间之和；Fm,t表示系统在t时段的维护成本，Fep,t表示耗能 成本；Fgp,t表示购气成本；Fs,t表示各类储能运行成本。
步骤1-3.折旧成本为：
折旧成本包含两部分，其一是能源转换元件的折旧成本，其二是能量存储元 件的折旧成本，二者表达式分别如式(4)、(5)所示：
Figure BDA0002845815490000084
Figure BDA0002845815490000085
式中，bde、
Figure BDA0002845815490000086
分别为能源转换设备资本转换系数和每单位的容量折旧后的 成本；
Figure BDA0002845815490000091
分别为能量存储元件的资本回收系数和单位容量折旧成本；m为折 旧年限；γi、γj分别为能源转换设备、能量存储元件的折旧率；NT表示能源转换 设备数，NS表示能量存储元件数，Rj表示第j个设备电阻。
目标2即为风电接纳量Fw最大，如下式：
Figure BDA0002845815490000092
上式中，NW表示接纳设备总数，Pw,j,t表示t时段系统对于风电机组j的计划 接纳风电功率，T表示接纳周期。
步骤2.考虑多目标优化模型电网约束为:
步骤2-1.节点功率平衡约束：
Figure BDA0002845815490000093
Figure BDA0002845815490000094
其中：Qtu,i,t为节点i在t时刻输出无功功率；
Figure BDA0002845815490000095
和
Figure BDA0002845815490000096
分别为能量枢纽在t 时段的有功输入和无功输入；Cij、Vij分别是节点导纳矩阵的实部和虚部；j表示 与i相连的节点；Ptu.i,t表示t时段火电机组i的输出功率，Ui,t表示t时段i节 点电压，Uj,t表示t时段j节点电压。
步骤3.考虑多目标优化模型节点电压为:
Ui,min≤Ui,t≤Ui,max (9)
式中：Ui,min和Ui,max节点i的电压上下限。
步骤4.考虑多目标优化模型支路潮流约束为:
Dl,t＝Δθl,t/xl (10)
|Dl,t|≤Dl,max (11)
式中：Δθl,t表示l两端的相位差；xl表示l的电抗；Dl,max表示l的潮流上限值，Di,t表示t时段i节点潮流约束值。
步骤5.考虑多目标优化模型气网约束:
步骤5-1.气源出力约束:
Figure BDA0002845815490000101
式中：
Figure BDA0002845815490000102
是指气源i的出力上限，
Figure BDA0002845815490000103
是指气源i的出力下限。
步骤5-2.节点压力约束:
ωi,min≤ωi,t≤ωi,max (13)
式中：ωi,min指的是节点i的压力上限，ωi,max指的是节点i的压力下限。
步骤5-3.加压站约束：
天然气经由专门的管线网络进行传输，由于传输具体通常较远，传输过程容 易出现管壁摩擦导致的压力损失情况，为有效避免这类情况发生，一般安装加压 站进行适当增压，使得压力水平达到标准。i、j节点之间的总流量包括出口至节 点的流量加上站耗流量，由式(14)、(15)表示：
Figure BDA0002845815490000104
Figure BDA0002845815490000105
式中：
Figure BDA0002845815490000106
为加压站在节点i与j之间的工作系数。
步骤5-4.管道流量约束：
Figure BDA0002845815490000107
Figure BDA0002845815490000108
fnj,min≤fnj,t≤fnj,max (18)
式中：Lnj指的是节点n、j之间的传输系数；fnj,min指的是管道流量的上限，fnj,max指的是管道流量的下限；ωn，t表示t时刻节点n的压力；ωj，t表示t时刻节点j的 压力；ωi，t表示t时刻节点i的压力。
步骤5-5.天然气流量与功率流的折算关系：
P＝BG (19)
式中：P是气体功率流；B是气体高热值，取39MJ/m3。
步骤6.综合能源系统多目标优化规划方法。
充分权衡经济性、弃风消纳两方面因素，最大限度兼顾两个不同目标优化结 果的基础上，合理设置关注水平，模糊处理彼此对立的两个目标，而后统一归化 处理满意指标、加权过程，让多目标向单目标完成过渡。
实施例2
本发明又提供了一种实施例，一种综合能源系统的协调规划方法，如图1所 示，图1为本发明多目标差分进化算法求解流程图。其中，步骤6综合能源系统 多目标优化规划方法中，所述多目标优化模型中，多目标差分进化算法求解流程， 具体包括以下步骤：
步骤1.种群初始化。
设置初始种群为
Figure BDA0002845815490000111
式中种群规模是Mq，机组的出力大小为：
Figure BDA0002845815490000112
上式中，
Figure BDA0002845815490000113
表示常规机组的有功出力。
由此，相应的混合编码方式如下：
Figure BDA0002845815490000114
上式中，Pw、PA表示电制热、电制冷装置的投切状态，SH表示常规机组的启停 状态。
步骤2.变异。
Figure BDA0002845815490000115
式中：A是进化次数；
Figure BDA0002845815490000116
是变异个体；
Figure BDA0002845815490000117
是父代基向量；
Figure BDA0002845815490000118
是父代 差分向量，且r1≠r2≠r3≠i；V是缩放因子，取值范围是[0.5,1]。
步骤3.交叉。
Figure BDA0002845815490000121
式中：XR是交叉概率；randj()为[0,1]之间均匀分布的随机数；jrand是从[1,D] 中随机选取的一个整数，D是优化变量的维数，
Figure BDA0002845815490000122
表示交叉个体，
Figure BDA0002845815490000123
表示剩余个 体。
步骤4.选择。
本发明在明确了约束条件框架的基础上，进行多目标优化求解方式如下： 设置临时种群X*，在试验个体
Figure BDA0002845815490000124
和父代个体
Figure BDA0002845815490000125
之间引入竞争机制，若
Figure BDA0002845815490000126
约 束支配
Figure BDA0002845815490000127
则
Figure BDA0002845815490000128
进入X*，反之，
Figure BDA0002845815490000129
进入X*；若两个体彼此之间不存在约束 支配关系，则
Figure BDA00028458154900001210
和
Figure BDA00028458154900001211
同时进入X*。
如图2所示，图2为本发明综合能源系统结构示意图。图2的综合能源系统中， 网络拓扑结构包括电网、气网、4个能量枢纽、两台常规机组、两处天然气源以及 一处风电并网节点等相关信息。在2中，存在6条输电线路、5条天然气管道、6处 节点；H1到H4分别为4处能量枢纽，其内部结构其中，节点1、2、4、6连接能量枢 纽H1、H2、H3、H4；节点3、4连接了天然气源S1、S2；节点3、5联系了常规机组 G1、G2；集中式风电机组则是通过节点1接入系统；节点3、5则是作为单一电负荷 存在。能量枢纽H1、H2、H3、H4分别接入天然气源S1、S2。
现有输电线路、天然气管道相关参数如表1、2所示。
表1电力线路参数
Tab.1 Parameters of transmission lines
Figure BDA00028458154900001212
Figure BDA0002845815490000131
表2管道线路参数
Tab.2 Parameters of transmission lines
管道标号 管道起点 管道终点 流量上限/kW
P1 1 2 400
P2 2 3 400
P3 1 4 400
P4 2 6 400
P5 4 6 400
发电机组G1、G2的最大发电容量为200kW、100kW；最大爬坡率为49kW/h、 38kW/h；机组发电成本为0.55、0.56元/kW。两处天然气源的最大供气量为1000kW， S1、S2的供气成本均设定为0.152元/kW。
综合能源系统中的能量元件，包括能量转化元件、能量存储元件的运行效率、 建设成本、额定功率等技术、经济参数在表3中示出。
表3能量元件技术、经济参数
Tab.3.3 Parameters of technology and economy of energy components
Figure BDA0002845815490000132
电力系统与热力系统在源侧通过CHP机组、在负荷侧通过电制热装置的有效耦合，同时借由储能设备实现能量在时间上的迁移，进而可打破传统供热季“以热 定电”的刚性约束，提高系统的调峰能力和风电消纳水平。如图所示的冬季典型 日风电出力。如图3所示，图3为本发明CHP机组配置储热前后出力对比图。图3中 的CHP机组配置储热前后出力对比图可以看出风电出力呈现明显的反调峰特性，如 何有效利用电热系统的耦合特性，实现热能需求向电能需求的转化成为了提高系 统新能源消纳水平的关键所在。
实施例3
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算 机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1或2 所述的一种综合能源系统的协调规划方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算 机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制， 尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当 理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发 明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范 围之内。

Claims (10)

1.一种综合能源系统的协调规划方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1.考虑多能互补的多目标优化模型；
步骤2.考虑多目标优化模型电网约束；
步骤3.考虑多目标优化模型节点电压；
步骤4.考虑多目标优化模型支路潮流约束；
步骤5.考虑多目标优化模型气网约束；
步骤6.综合能源系统多目标优化规划方法。
2.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的协调规划方法，其特征是：步骤1所述考虑多能互补的多目标优化模型，包括：
目标1为多能源系统规划周期内建设成本、运行成本、折旧成本最小成本方案；如下：
min Gc＝min(Fcon+Fop+Frc) (1)
式中：Fcon表示综合能源系统的建设成本，Fop表示总运行成本，Frc表示各类能源设备的残值；
目标2为风电接纳量Fw最大，如下：
Figure FDA0002845815480000011
上式中，NW表示接纳设备总数，Pw,j,t表示t时段系统对于风电机组j的计划接纳风电功率，T表示消纳周期。
3.根据权利要求2所述的一种综合能源系统的协调规划方法，其特征是：所述目标1包括以下步骤：
步骤1-1.建设成本为：
Figure FDA0002845815480000012
式中，L代表综合能源系统中投建的能源设备的总和；Pi代表第i个能源设备的额定容量；
Figure FDA0002845815480000013
代表第i个能源设备的单位容量投资成本；ui代表与设备容量无关的固定投资成本；
步骤1-2.运行成本为：
Figure FDA0002845815480000021
式中，T是调度时间之和；Fm,t表示系统在t时段的维护成本，Fep,t表示耗能成本；Fgp,t表示购气成本；Fs,t表示各类储能运行成本；
步骤1-3.折旧成本为：
折旧成本包含两部分，其一是能源转换元件的折旧成本，其二是能量存储元件的折旧成本，二者表达式分别如式(4)、(5)所示：
Figure FDA0002845815480000022
Figure FDA0002845815480000023
式中，bde、
Figure FDA0002845815480000024
分别为能源转换设备资本转换系数和每单位的容量折旧后的成本；
Figure FDA0002845815480000025
分别为能量存储元件的资本回收系数和单位容量折旧成本；m为折旧年限；γi、γj分别为能源转换设备、能量存储元件的折旧率；NT表示能源转换设备数，NS表示能量存储元件数，Rj表示第j个设备电阻。
4.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的协调规划方法，其特征是：步骤2所述考虑多目标优化模型电网约束包括：
步骤2.节点功率平衡约束：
Figure FDA0002845815480000026
Figure FDA0002845815480000027
其中：Qtu,i,t为节点i在t时刻输出无功功率；
Figure FDA0002845815480000028
和
Figure FDA0002845815480000029
分别为能量枢纽在t时段的有功输入和无功输入；Cij、Vij分别是节点导纳矩阵的实部和虚部；j表示与i相连的节点；Ptu.i,t表示t时段火电机组i的输出功率，Ui,t表示t时段i节点电压，Uj,t表示t时段j节点电压。
5.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的协调规划方法，其特征是：步骤3所述考虑多目标优化模型节点电压为:
Ui,min≤Ui,t≤Ui,max (9)
式中：Ui,min和Ui,max节点i的电压上下限。
6.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的协调规划方法，其特征是：步骤4所述考虑多目标优化模型支路潮流约束为:
Dl,t＝Δθl,t/xl (10)
|Dl,t|≤Dl,max (11)
式中：Δθl,t表示l两端的相位差；xl表示l的电抗；Dl,max表示l的潮流上限值；Di,t表示t时段i节点潮流约束值。
7.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的协调规划方法，其特征是：步骤5所述考虑多目标优化模型气网约束包括:
步骤5-1.气源出力约束，为:
Figure FDA0002845815480000031
式中：
Figure FDA0002845815480000032
是指气源i的出力上限，
Figure FDA0002845815480000033
是指气源i的出力下限；
步骤5-2.节点压力约束为:
ωi,min≤ωi,t≤ωi,max (13)
式中：ωi,min指的是节点i的压力上限，ωi,max指的是节点i的压力下限；
步骤5-3.加压站约束为：
i、j节点之间的总流量包括出口至节点的流量加上站耗流量，由式(14)、(15)表示：
Figure FDA0002845815480000041
Figure FDA0002845815480000042
式中：
Figure FDA0002845815480000043
为加压站在节点i与j之间的工作系数；
步骤5-4.管道流量约束为：
Figure FDA0002845815480000044
Figure FDA0002845815480000045
fnj,min≤fnj,t≤fnj,max (18)
式中：Lnj指的是节点n、j之间的传输系数；fnj,min指的是管道流量的上限，fnj,max指的是管道流量的下限；ωn，t表示t时刻节点n的压力；ωj，t表示t时刻节点j的压力；ωi，t表示t时刻节点i的压力；
步骤5-5.天然气流量与功率流的折算关系为：
P＝BG (19)
式中：P是气体功率流；B是气体高热值，取39MJ/m3。
8.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的协调规划方法，其特征是：步骤6所述综合能源系统多目标优化规划方法，包括：
充分权衡经济性、弃风消纳两方面因素，最大限度兼顾两个不同目标优化结果的基础上，合理设置关注水平，模糊处理彼此对立的两个目标，而后统一归化处理满意指标、加权过程，让多目标向单目标完成过渡。
9.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的协调规划方法，其特征是：所述多目标优化模型中，多目标差分进化算法包括以下步骤：
步骤1.种群初始化：
设置初始种群为
Figure FDA0002845815480000046
式中种群规模是Mq，机组的出力大小为：
Figure FDA0002845815480000047
上式中，
Figure FDA0002845815480000051
表示常规机组的有功出力；
由此，相应的混合编码方式如下：
Figure FDA0002845815480000052
上式中，Pw、PA表示电制热、电制冷装置的投切状态，SH表示常规机组的启停状态；
步骤2.变异：
Figure FDA0002845815480000053
式中：A是进化次数；
Figure FDA0002845815480000054
是变异个体；
Figure FDA0002845815480000055
是父代基向量；
Figure FDA0002845815480000056
是父代差分向量，且r1≠r2≠r3≠i；V是缩放因子，取值范围是[0.5,1]；
步骤3.交叉：
Figure FDA0002845815480000057
式中：XR是交叉概率；randj()为[0,1]之间均匀分布的随机数；jrand是从[1,D]中随机选取的一个整数，D是优化变量的维数，
Figure FDA0002845815480000058
表示交叉个体，
Figure FDA0002845815480000059
表示剩余个体；
步骤4.选择：
在明确了约束条件框架的基础上，进行多目标优化求解方式如下：
设置临时种群X*，在试验个体
Figure FDA00028458154800000510
和父代个体
Figure FDA00028458154800000511
之间引入竞争机制，若
Figure FDA00028458154800000512
约束支配
Figure FDA00028458154800000513
则
Figure FDA00028458154800000514
进入X*，反之，
Figure FDA00028458154800000515
进入X*；若两个体彼此之间不存在约束支配关系，则
Figure FDA00028458154800000516
和
Figure FDA00028458154800000517
同时进入X*。
10.一种计算机存储介质，其特征是：所述计算机存储介质上存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-9所述的一种综合能源系统的协调规划方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113241803A (zh) * 2021-05-26 2021-08-10 广东电网有限责任公司 一种基于新能源消纳的储能调度方法及计算机介质
CN113904337A (zh) * 2021-10-18 2022-01-07 山东大学 计及配电网灵活性的综合能源系统分布式优化调度方法
CN113904337B (zh) * 2021-10-18 2024-04-26 山东大学 计及配电网灵活性的综合能源系统分布式优化调度方法

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