CN113036819A - 一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法 - Google Patents

一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法 Download PDF

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CN113036819A CN202110259781.6A CN202110259781A CN113036819A CN 113036819 A CN113036819 A CN 113036819A CN 202110259781 A CN202110259781 A CN 202110259781A CN 113036819 A CN113036819 A CN 113036819A
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江艺宝
徐钰淇
杜炜
宋永华
杨志宏
丁孝华
余鹏
赵乐冰
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State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明提出了一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法。该方法首先建立考虑源荷双侧不确定性及热网传输时延的电热综合能源系统模型，并将该模型的求解转化为解决含有多时段约束的无不确定性的标称优化问题；然后提出一种基于对偶范数和扩展扰动不变集的直接约束收紧算法，高效地计算多时段收紧约束。最后，将budget不确定性集和直接约束收紧算法进行整合，实现能够灵活调整运行方案保守度的鲁棒优化。本发明提出的电热综合能源系统鲁棒调度方法充分考虑了可再生能源出力和负荷不确定性对系统运行产生的影响，在保证系统可靠运行的前提下，实现多种能源协调互补，有效降低系统运行成本，提高能源综合利用效率。

Description

一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度 方法
技术领域
本发明涉及一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法，属于综合能源及电力系统运行调度领域。
背景技术
电热综合能源系统促进了电力和热力系统之间的能源相互作用，从而提高可再生能源的消纳能力，是保证能源供应可靠性和促进可再生能源一体化的一种可行方案。传统的电热综合能源系统研究主要集中于联合发电系统的确定性经济调度问题，未考虑可再生能源和多能负荷的多重不确定性对运行策略可行性产生的影响；已有的考虑系统不确定性的鲁棒优化调度方案，大多需要通过引入鲁棒副本或场景集实现模型转换，使得问题的变量和约束数目大幅增加，计算效率明显降低；基于传统min-max算法的鲁棒优化方法需要满足最坏场景下系统的安全运行，因此所得的运行策略往往过于保守。因此，有必要针对源荷双侧不确定性下电热综合能源系统的运行决策提出一种高效的鲁棒调度方案。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提出一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法，包括以下步骤：
步骤1：建立电热综合能源系统模型，对系统中热电联产机组、热泵、电池单元、蓄热水箱等分布式能源设备进行建模；考虑热网传输时延，采用node法对热力系统中的集中供热管网热传输特性进行建模；在此基础上建立考虑可再生能源出力和负荷不确定性的热电联合调度优化问题；其中，所述的热电联产机组为背压式热电联产机组，其通过回收汽轮发电机的蒸汽对用户供热，其运行模型为：
Figure BDA0002969365920000011
其中，
Figure BDA0002969365920000012
为第c台热电联产机组t时刻的有功电功率输出；
Figure BDA0002969365920000013
为第c台热电联产机组的热功率输出；
Figure BDA0002969365920000014
为第c台热电联产机组的热电比；
热泵是一种高效、可靠的电–热能量转换元件，其运行模型为：
Figure BDA0002969365920000021
其中，
Figure BDA0002969365920000022
和
Figure BDA0002969365920000023
为第h个热泵t时刻的输入有功和无功电功率；
Figure BDA0002969365920000024
为热泵输出热功率；
Figure BDA0002969365920000025
为热泵产热效率；
Figure BDA0002969365920000026
为功率因数；
Figure BDA0002969365920000027
为热泵集合；
电池单元通过存储和释放电能维持系统电功率平衡，其运行模型为：
Figure BDA0002969365920000028
其中，
Figure BDA0002969365920000029
为电池单元荷电状态；
Figure BDA00029693659200000210
为电池自放电系数；
Figure BDA00029693659200000211
为电池充放电功率；dt为调度时间间隔；
Figure BDA00029693659200000212
为电池充放电效率，如果
Figure BDA00029693659200000213
有
Figure BDA00029693659200000214
如果
Figure BDA00029693659200000215
有
Figure BDA00029693659200000216
为电池额定容量；
Figure BDA00029693659200000217
为电池单元集合；
蓄热水箱的运行模型为：
Figure BDA00029693659200000218
其中，
Figure BDA00029693659200000219
为蓄热水平；
Figure BDA00029693659200000220
为水箱内部热损失系数；
Figure BDA00029693659200000221
为水箱输入或输出热功率；
Figure BDA00029693659200000222
为蓄热水箱产热效率，如果
Figure BDA00029693659200000223
有
Figure BDA00029693659200000224
如果
Figure BDA00029693659200000225
有
Figure BDA00029693659200000226
为蓄热水箱储热容量；
Figure BDA00029693659200000227
为蓄热水箱集合。
优选的，考虑热力系统工作在恒定流量模式下的情况，基于node法计算管道l在t时刻的热传输延迟时间为：
Figure BDA00029693659200000228
其中，ml(τ)为管道l在τ时刻的质量流量；Ll和Dl为管道l的长度和直径；
Figure BDA00029693659200000229
为管道集合；ρ为热水密度；
在热源节点i处向热网注入的热功率为：
Figure BDA00029693659200000230
其中，
Figure BDA00029693659200000231
和
Figure BDA00029693659200000232
分别为集中供热管网中节点i处的热电联产机组、热泵和蓄热水箱集合；cw为热水比热容；
Figure BDA00029693659200000233
为从节点i流入的热水质量流量；
Figure BDA00029693659200000234
和
Figure BDA00029693659200000235
为节点i的供水和回水温度；
热力系统在热负荷节点i处的输出热功率为：
Figure BDA00029693659200000236
其中，
Figure BDA00029693659200000237
为热负荷需求；
Figure BDA00029693659200000238
为从节点i流出的热水质量流量；管道的入口、出口温度关系为：
Figure BDA0002969365920000031
Figure BDA0002969365920000032
其中，Tg为地表温度；kl和Al为管道l的导热率和横截面积；m和n为管道l的起点和终点；dt为调度时间间隔
优选的，所述电热综合能源系统模型的优化目标包括系统设备运行维护成本和系统与主网的交易费用：
Figure BDA0002969365920000033
其中，T为调度时段数目；
Figure BDA0002969365920000034
为热电联产机组的成本系数；
Figure BDA0002969365920000035
和
Figure BDA0002969365920000036
为电池单元、蓄热水箱和热泵的维护成本系数；
Figure BDA0002969365920000037
为交易电价。
优选的，所述电热综合能源系统模型还包括分布式能源设备运行约束、供热管网温度限制、系统功率平衡约束和配网与主网交换的功率限制；
其中，分布式能源设备运行约束为：
Figure BDA0002969365920000038
Figure BDA0002969365920000039
Figure BDA00029693659200000310
Figure BDA00029693659200000311
Figure BDA00029693659200000312
Figure BDA00029693659200000313
Figure BDA00029693659200000314
其中，
Figure BDA00029693659200000315
和
Figure BDA00029693659200000316
表示热电联产机组有功电出力的下限和上限；
Figure BDA00029693659200000317
和
Figure BDA00029693659200000318
表示热电联产机组无功电出力的下限和上限；
Figure BDA00029693659200000319
和
Figure BDA00029693659200000320
为热电联产机组有功和无功爬坡速率，相应的上限为
Figure BDA00029693659200000321
和
Figure BDA00029693659200000322
和
Figure BDA00029693659200000323
为热泵的最大和最小输入有功电功率；
Figure BDA00029693659200000324
为热泵有功爬坡速率，上限为
Figure BDA00029693659200000325
和
Figure BDA00029693659200000326
为电池单元荷电状态的下限和上限；
Figure BDA00029693659200000327
和
Figure BDA00029693659200000328
为电池充放电功率的下限和上限；
Figure BDA00029693659200000329
为电池充放电爬坡速率的上限；
Figure BDA0002969365920000041
和
Figure BDA0002969365920000042
为蓄热水箱蓄热水平的下限和上限；
Figure BDA0002969365920000043
和
Figure BDA0002969365920000044
为储放热功率的下限和上限；
Figure BDA0002969365920000045
为热功率爬坡速率，
Figure BDA0002969365920000046
为热功率爬坡速率的上限；
供热管网的供、回水温度限制为：
Figure BDA0002969365920000047
其中，
Figure BDA0002969365920000048
和
Figure BDA0002969365920000049
为管网供水温度的下限和上限；
Figure BDA00029693659200000410
和
Figure BDA00029693659200000411
为管网回水温度的下限和上限；
系统功率平衡约束包括有功电功率、无功电功率及热功率平衡：
Figure BDA00029693659200000412
Figure BDA00029693659200000413
Figure BDA00029693659200000414
其中，
Figure BDA00029693659200000415
和
Figure BDA00029693659200000416
为与主网交易的有功和无功功率；
Figure BDA00029693659200000417
和
Figure BDA00029693659200000418
为电负荷的有功和无功功率；
Figure BDA00029693659200000419
为光伏电站的有功输出功率；
Figure BDA00029693659200000420
为光伏发电集合；
Figure BDA00029693659200000421
为供热管网节点集合；
配网与主网交换的功率限制为：
Figure BDA00029693659200000422
基于上述设备运行模型，得到电热综合能源系统的线性离散时间状态空间模型为：
x(t+1)＝x(t)+u(t)+ω(t)
y(t)＝u(t)+ω(t)
其中，x(t)，u(t)，y(t)和ω(t)分别为状态、控制、分析和不确定性变量：
Figure BDA00029693659200000423
Figure BDA00029693659200000424
Figure BDA00029693659200000425
Figure BDA00029693659200000426
其余约束用多面体集表示，
Figure BDA00029693659200000427
分别为状态、控制、分析变量的约束：
Figure BDA00029693659200000428
Figure BDA00029693659200000429
其中，状态变量约束
Figure BDA0002969365920000051
由储能水平的边界限制构成；控制变量约束
Figure BDA0002969365920000052
由热电联产机组的出力水平、热泵输入功率极限和配网与主网交换的功率限制构成；分析变量约束
Figure BDA0002969365920000053
由充放功率限制、温度限制构成；控制变量的爬坡约束ΔU由热电联产机组有功和无功爬坡速率约束、热泵有功爬坡速率限制和电池充放电爬坡速率限制构成；不确定性变量w(t)包括光伏、电力和热力负荷的实际功率，
Figure BDA0002969365920000054
相应的不确定集基于预测区间建模为：
Figure BDA0002969365920000055
Figure BDA0002969365920000056
步骤2：将步骤1中的模型求解问题转化为求解无不确定性标称优化问题，从而在不引入任何附加辅助变量和约束的情况下提供电热综合能源系统的运行策略，同时保证方案的鲁棒性和计算效率；与实际模型对应的不含不确定性的标称优化问题系统状态空间方程为：
Figure BDA0002969365920000057
Figure BDA0002969365920000058
其中，
Figure BDA0002969365920000059
和
Figure BDA00029693659200000510
为无不确定性的标称状态变量、标称控制变量和标称分析变量，统称为标称变量；t为时间；A，B，C，D，E为常数，具体可根据实际的设备参数确定；
Figure BDA00029693659200000511
为不确定性变量ω(t)的预测期望，
Figure BDA00029693659200000512
Figure BDA00029693659200000513
分别为光伏出力、电负荷的有功和无功功率、以及热负荷功率；用
Figure BDA00029693659200000514
代替不确定变量ω(t)，相比传统的min-max算法计算复杂度明显降低；为保证所提方法的鲁棒性，对标称变量施加以下约束：
Figure BDA00029693659200000515
Figure BDA00029693659200000516
其中，
Figure BDA00029693659200000517
和
Figure BDA00029693659200000518
为相应变量的多时段收紧约束。
步骤3：提出一种多时段收紧约束的高效计算方法。首先针对可再生能源出力与负荷预测区间的时变特点，基于扰动不变集提出多时段可达集，用于计算多时段收紧约束，实现更加准确地描述时变不确定集；然后基于对偶范数直接计算约束的收紧程度；具体为：
引入仿射状态反馈控制策略π抵消系统扰动效应：
Figure BDA00029693659200000519
其中，
Figure BDA00029693659200000520
为从a到b的整数集，K为反馈增益。
引入仿射状态反馈控制策略π，得到下列自治系统：
Figure BDA0002969365920000061
Figure BDA0002969365920000062
Figure BDA0002969365920000063
Φ＝A+BK
其中，
Figure BDA0002969365920000064
为实际状态相对于标称状态的偏移量；
Figure BDA0002969365920000065
为ω(t)的预测误差；常数项Φ＝A+BK；针对可再生能源出力与负荷预测区间的时变特点。引入一个多时段可达集
Figure BDA00029693659200000631
对上述扰动不变集的概念进行扩展，以准确描述时变不确定性集
Figure BDA0002969365920000066
当且仅当
Figure BDA00029693659200000632
满足下列条件，称
Figure BDA00029693659200000633
为不含不确定性的标称优化问题系统在t时段的多时段可达集：
i)对于任意满足初始状态
Figure BDA0002969365920000069
的扰动序列
Figure BDA00029693659200000610
Figure BDA00029693659200000611
有
Figure BDA00029693659200000612
ii)对于任意
Figure BDA00029693659200000613
至少存在一个扰动序列
Figure BDA00029693659200000614
满足
Figure BDA00029693659200000615
其中，
Figure BDA00029693659200000616
为已知初始状态x0和扰动序列
Figure BDA00029693659200000617
条件下系统状态空间方程在t时刻的解；
Figure BDA00029693659200000636
的表达式为：
Figure BDA00029693659200000618
其中，i为从0到t-1的整数变量；利用上述多时段可达集
Figure BDA00029693659200000634
计算多时段收紧约束：
Figure BDA00029693659200000619
其中，
Figure BDA00029693659200000620
表示Minkowski集合减法；针对
Figure BDA00029693659200000621
和
Figure BDA00029693659200000622
提出一种基于对偶范数的直接约束收紧算法，不需要经过迭代过程，通过简单的代数运算直接计算约束的收紧程度。下面以
Figure BDA00029693659200000623
为例(
Figure BDA00029693659200000624
和
Figure BDA00029693659200000625
的计算方法类似)，说明具体计算过程；
将
Figure BDA00029693659200000626
写作下列形式：
Figure BDA00029693659200000627
其中，
Figure BDA00029693659200000628
为nx维实数空间；nx为x中的元素个数；si和ri分别为第i个约束的左侧系数和右侧标量；M为状态约束个数；从
Figure BDA00029693659200000629
中减去多时段可达集
Figure BDA00029693659200000635
得到收紧状态约束
Figure BDA00029693659200000630
Figure BDA0002969365920000071
其中，
Figure BDA0002969365920000072
为
Figure BDA0002969365920000073
在集合
Figure BDA0002969365920000074
上的支撑函数；
Figure BDA0002969365920000075
为归一化后的不确定性变量；
Figure BDA0002969365920000076
Figure BDA0002969365920000077
Figure BDA0002969365920000078
Figure BDA0002969365920000079
Figure BDA00029693659200000710
其中，ωmax(t)和ωmin(t)分别为ω(t)预测区间的上下限；T为调度时段数目；由
Figure BDA00029693659200000711
则收紧约束由下式计算：
Figure BDA00029693659200000712
其中，
Figure BDA00029693659200000713
反映第i个标称状态变量约束的收紧程度。
步骤4：将budget不确定集和直接约束收紧算法进行整合，实现能够灵活调整运行方案保守度的鲁棒优化；以
Figure BDA00029693659200000714
为例，与budget不确定集对应的多时段收紧约束为：
Figure BDA00029693659200000715
Figure BDA00029693659200000716
其中，Γ为不确定性的budget；
Figure BDA00029693659200000717
根据反馈控制策略π，不含不确定性的标称优化问题系统与电热综合能源系统存在如下关系：
Figure BDA00029693659200000718
Figure BDA0002969365920000081
通过求解含有多时段收紧约束的无不确定性标称优化问题能够保证实际电热综合能源系统运行策略的鲁棒性。
本发明的主要优点和效果如下：
1)考虑可再生能源出力和负荷不确定性，提出一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法，通过求解含有多时段紧约束的标称无不确定性问题得到实际系统的鲁棒运行策略，降低了模型的计算复杂度，提高了模型的计算效率。
2)提出一种基于对偶范数和扩展扰动不变集的直接约束收紧算法，在不需要迭代的情况下，有效地计算约束收紧程度，具有很高的计算效率和鲁棒性。将budget不确定集与约束收紧相结合，能够灵活调整运行方案的保守程度。
3)充分考虑了源荷双侧不确定性对系统运行安全性与经济性产生的影响，在保证系统可靠运行的前提下，实现多种能源协调互补，有效降低系统运行成本，提高能源综合利用效率。
附图说明
图1是基于扩展扰动不变集的电热综合能源系统鲁棒调度方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图作进一步说明。
如图1是基于扩展扰动不变集的电热综合能源系统鲁棒调度方法的流程图，其主要流程如下：
1)建立电热综合能源系统中的分布式能源设备运行模型、集中供热管网热力传输模型；
2)加入设备运行约束、供热管网温度限制和系统功率平衡约束；
3)形成考虑源荷双侧不确定性和热网传输时延的电热综合能源系统模型；
4)建立与实际模型对应的标称无扰动系统状态空间模型，对标称变量施加多时段收紧约束；
5)基于扩展扰动不变集的概念，提出多时段可达集描述时变不确定集，计算多时段收紧约束；
6)基于对偶范数直接计算约束的收紧程度；
7)将budget不确定集与多时段约束收紧结合，灵活调整鲁棒调度方案的保守程度；
8)求解含有多时段收紧约束的无不确定性的标称优化问题；
9)得到实际电热综合能源系统的鲁棒运行优化策略。
下面介绍具体的执行流程。考虑可再生能源出力和负荷不确定性及热网时延特性，建立包含分布式能源设备运行约束、供热管网温度限制、系统功率平衡约束和配网与主网交换的功率限制的电热综合能源系统模型。电热综合能源系统模型的优化目标函数为：
Figure BDA0002969365920000091
电热综合能源系统模型及其约束为：
Figure BDA0002969365920000092
Figure BDA0002969365920000093
Figure BDA0002969365920000094
Figure BDA0002969365920000095
Figure BDA0002969365920000096
Figure BDA0002969365920000097
Figure BDA0002969365920000098
Figure BDA0002969365920000099
Figure BDA00029693659200000910
Figure BDA00029693659200000911
Figure BDA00029693659200000912
Figure BDA00029693659200000913
Figure BDA00029693659200000914
Figure BDA00029693659200000915
Figure BDA00029693659200000916
Figure BDA00029693659200000917
Figure BDA0002969365920000101
Figure BDA0002969365920000102
Figure BDA0002969365920000103
Figure BDA0002969365920000104
Figure BDA0002969365920000105
Figure BDA0002969365920000106
上述模型的紧凑表示为：
Figure BDA0002969365920000107
Figure BDA0002969365920000108
Figure BDA0002969365920000109
Figure BDA00029693659200001010
x(t+1)＝Ax(t)+Bu(t)+Dω(t)
y(t)＝Cu(t)+Eω(t)
Figure BDA00029693659200001011
Figure BDA00029693659200001012
建立与实际模型对应的标称无扰动系统状态空间模型：
Figure BDA00029693659200001013
Figure BDA00029693659200001014
Figure BDA00029693659200001015
Figure BDA00029693659200001016
引入多时段可达集
Figure BDA00029693659200001020
描述时变不确定性集
Figure BDA00029693659200001017
并用于计算多时段收紧约束：
Figure BDA00029693659200001018
Figure BDA00029693659200001019
基于对偶范数直接计算约束的收紧程度，推导过程如下：
Figure BDA0002969365920000111
Figure BDA0002969365920000112
Figure BDA0002969365920000113
Figure BDA0002969365920000114
Figure BDA0002969365920000115
由
Figure BDA0002969365920000116
收紧约束由下式计算：
Figure BDA0002969365920000117
其中，
Figure BDA0002969365920000118
反映第i个状态约束的收紧程度。
将budget不确定集与多时段约束收紧结合，灵活调整鲁棒调度方案的保守程度：
Figure BDA0002969365920000119
Figure BDA00029693659200001110
其中，Γ为不确定性的budget；
Figure BDA00029693659200001111
最后，求解含有多时段收紧约束的无不确定性标称优化问题，并由反馈控制策略进一步得到考虑源荷双侧不确定性的实际电热综合能源系统鲁棒运行策略。该运行策略考虑了可再生能源出力和电、热负荷不确定性及热网传输时延的影响，在保证系统可靠运行的前提下，实现多种能源协调互补，有效降低系统运行成本，提高能源综合利用效率。

Claims (5)

1.一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法，其特征在于：该鲁棒调度方法包括以下步骤：
步骤1：建立电热综合能源系统模型，对系统中分布式能源设备进行建模；
步骤2：将步骤1中的模型求解问题转化为求解不含不确定性的标称优化问题，从而获取电热综合能源系统的运行策略；与实际模型对应的不含不确定性的标称优化问题系统状态空间方程为：
Figure FDA0002969365910000011
Figure FDA0002969365910000012
其中，
Figure FDA0002969365910000013
和
Figure FDA0002969365910000014
为无不确定性的标称状态变量、标称控制变量和标称分析变量，统称为标称变量；t为时间；A，B，C，D，E为常数；
Figure FDA0002969365910000015
为不确定性变量ω(t)的预测期望，其中，
Figure FDA0002969365910000016
Figure FDA0002969365910000017
分别为光伏出力、电负荷的有功和无功功率、以及热负荷功率；
Figure FDA0002969365910000018
Figure FDA0002969365910000019
分别为光伏出力、电负荷有功和无功功率、以及热负荷功率的预测期望；对标称变量施加约束：
Figure FDA00029693659100000110
Figure FDA00029693659100000111
其中，
Figure FDA00029693659100000112
和
Figure FDA00029693659100000113
为对应变量的多时段收紧约束；
步骤3：针对可再生能源出力与负荷的预测区间的时变特征，基于扰动不变集提出多时段可达集的概念，计算多时段收紧约束；基于对偶范数直接计算多时段收紧约束的收紧程度；具体为：
引入仿射状态反馈控制策略π，得到下列自治系统：
Figure FDA00029693659100000114
Figure FDA00029693659100000115
Figure FDA00029693659100000116
Figure FDA00029693659100000117
其中，
Figure FDA00029693659100000118
为从a到b的整数集，K为反馈增益；
Figure FDA00029693659100000119
为实际状态相对于标称状态的偏移量；
Figure FDA00029693659100000120
为ω(t)的预测误差；常数项Φ＝A+BK；
当且仅当
Figure FDA0002969365910000021
满足下列条件，称
Figure FDA0002969365910000022
为不含不确定性的标称优化问题系统在t时段的多时段可达集：
i)对于任意满足初始状态
Figure FDA0002969365910000023
的扰动序列
Figure FDA0002969365910000024
Figure FDA0002969365910000025
有
Figure FDA0002969365910000026
ii)对于任意
Figure FDA0002969365910000027
至少存在一个扰动序列
Figure FDA0002969365910000028
满足
Figure FDA0002969365910000029
其中，
Figure FDA00029693659100000210
为已知初始状态x0和扰动序列
Figure FDA00029693659100000211
条件下系统状态空间方程在t时刻的解；
Figure FDA00029693659100000212
的表达式为：
Figure FDA00029693659100000213
其中，i为从0到t-1的整数变量；利用多时段可达集
Figure FDA00029693659100000214
计算多时段收紧约束：
Figure FDA00029693659100000215
其中，
Figure FDA00029693659100000216
表示Minkowski集合减法；
如果标称变量满足上述约束，则算法鲁棒性可以得到保证；针对
Figure FDA00029693659100000217
和
Figure FDA00029693659100000218
提出一种基于对偶范数的直接约束收紧算法，它们的计算方法相同，其中，
Figure FDA00029693659100000219
的具体计算过程如下：
将
Figure FDA00029693659100000220
写作下列形式：
Figure FDA00029693659100000221
其中，si和ri分别为第i个约束的左侧系数和右侧标量；M为状态约束个数；
Figure FDA00029693659100000222
为nx维实数空间；nx为x中的元素个数；从
Figure FDA00029693659100000223
中减去多时段可达集
Figure FDA00029693659100000224
得到收紧状态约束
Figure FDA00029693659100000225
Figure FDA00029693659100000226
其中，j是从1到nw的整数变量，
Figure FDA00029693659100000227
为
Figure FDA00029693659100000228
在集合
Figure FDA00029693659100000229
上的支撑函数；
Figure FDA00029693659100000230
为归一化后的不确定性变量；
Figure FDA00029693659100000231
Figure FDA00029693659100000232
Figure FDA00029693659100000233
Figure FDA00029693659100000234
Figure FDA00029693659100000235
Figure FDA0002969365910000031
其中，ωmax(t)和ωmin(t)分别为ω(t)预测区间的上下限；ωmax(0)和ωmin(0)分别为初始时刻预测区间的上下限；T为调度时段数目；
由
Figure FDA0002969365910000032
则收紧状态约束由下式计算：
Figure FDA00029693659100000312
其中，
Figure FDA0002969365910000033
反映第i个标称状态变量约束的收紧程度；
步骤4：将budget不确定集和直接约束收紧算法进行整合；
与budget不确定集对应的
Figure FDA0002969365910000034
多时段收紧约束为：
Figure FDA0002969365910000035
Figure FDA0002969365910000036
其中，Γ为不确定性的budget；
Figure FDA0002969365910000037
2.根据权利要求1所述的一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法，其特征在于，所述的电热综合能源系统包括热力系统和电力系统，所述的分布式能源设备包括热电联产机组、热泵、电池单元、蓄热水箱和光伏发电机组；所述的步骤1具体为：
考虑热网传输时延，采用node法对热力系统中的集中供热管网热传输特性进行建模；在此基础上建立考虑可再生能源出力和负荷的不确定性的热电联合调度优化问题；
其中，所述的热电联产机组为背压式热电联产机组，其运行模型为：
Figure FDA0002969365910000038
其中，
Figure FDA0002969365910000039
为第c台热电联产机组t时刻的有功电功率输出；
Figure FDA00029693659100000310
为第c台热电联产机组的热功率输出；
Figure FDA00029693659100000311
为第c台热电联产机组的热电比；
热泵的运行模型为：
Figure FDA0002969365910000041
Figure FDA0002969365910000042
其中，
Figure FDA0002969365910000043
和
Figure FDA0002969365910000044
为第h个热泵t时刻的输入有功和无功电功率；
Figure FDA0002969365910000045
为热泵输出热功率；
Figure FDA0002969365910000046
为热泵产热效率；
Figure FDA0002969365910000047
为功率因数；
Figure FDA0002969365910000048
为热泵集合；
电池单元的运行模型为：
Figure FDA0002969365910000049
其中，
Figure FDA00029693659100000410
为电池单元荷电状态；
Figure FDA00029693659100000411
为电池自放电系数；
Figure FDA00029693659100000412
为电池充放电功率；dt为调度时间间隔；
Figure FDA00029693659100000413
为电池充放电效率；
Figure FDA00029693659100000414
为电池额定容量；
Figure FDA00029693659100000415
为电池单元集合；
蓄热水箱的运行模型为：
Figure FDA00029693659100000416
其中，
Figure FDA00029693659100000417
为蓄热水平；
Figure FDA00029693659100000418
为水箱内部热损失系数；
Figure FDA00029693659100000419
为水箱输入或输出热功率；
Figure FDA00029693659100000420
为蓄热水箱产热效率；
Figure FDA00029693659100000421
为蓄热水箱储热容量；
Figure FDA00029693659100000422
为蓄热水箱集合；
考虑热力系统工作在恒定流量模式下的情况，基于node法计算管道l在t时刻的热网传输时延为：
Figure FDA00029693659100000423
其中，ml(τ)为管道l在τ时刻的质量流量；Ll和Dl为管道l的长度和直径；
Figure FDA00029693659100000424
为管道集合；ρ为热水密度；
基于上述设备运行模型，得到电热综合能源系统的线性离散时间状态空间模型为：
x(t+1)＝Ax(t)+Bu(t)+Dω(t)
y(t)＝Cu(t)+Eω(t)
其中，x(t)，u(t)，y(t)和ω(t)分别为状态、控制、分析和不确定性变量；其约束用多面体集表示，
Figure FDA00029693659100000425
分别为状态、控制、分析变量的约束：
Figure FDA00029693659100000426
Figure FDA00029693659100000427
不确定性变量ω(t)的不确定集用预测区间建模为：
Figure FDA00029693659100000428
Figure FDA00029693659100000429
Figure FDA0002969365910000051
3.根据权利要求2所述的一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法，其特征在于，所述电热综合能源系统模型的优化目标包括系统设备运行维护成本和系统与主网交易费用：
Figure FDA0002969365910000052
其中，T为调度时段数目；
Figure FDA0002969365910000053
为热电联产机组的成本系数；
Figure FDA0002969365910000054
和
Figure FDA0002969365910000055
为电池单元、蓄热水箱和热泵的维护成本系数；
Figure FDA0002969365910000056
为交易电价。
4.根据权利要求2所述的一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法，其特征在于，所述电热综合能源系统模型还包括分布式能源设备运行约束、供热管网温度限制、系统功率平衡约束和配网与主网交换的功率限制；
其中，分布式能源设备运行约束为：
Figure FDA0002969365910000057
Figure FDA0002969365910000058
Figure FDA0002969365910000059
Figure FDA00029693659100000510
Figure FDA00029693659100000511
Figure FDA00029693659100000512
Figure FDA00029693659100000513
其中，
Figure FDA00029693659100000514
和
Figure FDA00029693659100000515
表示热电联产机组有功电出力的下限和上限；
Figure FDA00029693659100000516
和
Figure FDA00029693659100000517
表示热电联产机组无功电出力的下限和上限；
Figure FDA00029693659100000518
和
Figure FDA00029693659100000519
为热电联产机组有功和无功爬坡速率，相应的上限为
Figure FDA00029693659100000520
和
Figure FDA00029693659100000521
Figure FDA00029693659100000522
和
Figure FDA00029693659100000523
为热泵的最大和最小输入有功电功率；
Figure FDA00029693659100000524
为热泵有功爬坡速率，上限为
Figure FDA00029693659100000525
Figure FDA00029693659100000526
和
Figure FDA00029693659100000527
为电池单元荷电状态的下限和上限；
Figure FDA00029693659100000528
和
Figure FDA00029693659100000529
为电池充放电功率的下限和上限；
Figure FDA00029693659100000530
为电池充放电爬坡速率的上限；
Figure FDA00029693659100000531
和
Figure FDA00029693659100000532
为蓄热水箱蓄热水平的下限和上限；
Figure FDA00029693659100000533
和
Figure FDA00029693659100000534
为储放热功率的下限和上限；
Figure FDA0002969365910000061
为热功率爬坡速率，
Figure FDA0002969365910000062
为热功率爬坡速率的上限；
供热管网的供、回水温度限制为：
Figure FDA0002969365910000063
其中，
Figure FDA0002969365910000064
和
Figure FDA0002969365910000065
为管网供水温度的下限和上限；
Figure FDA0002969365910000066
和
Figure FDA0002969365910000067
为管网回水温度的下限和上限；
系统功率平衡约束包括有功电功率、无功电功率及热功率平衡：
Figure FDA0002969365910000068
Figure FDA0002969365910000069
Figure FDA00029693659100000610
其中，
Figure FDA00029693659100000611
和
Figure FDA00029693659100000612
为与主网交易的有功和无功功率；
Figure FDA00029693659100000613
和
Figure FDA00029693659100000614
为电负荷的有功和无功功率；
Figure FDA00029693659100000615
为光伏电站的有功输出功率；
Figure FDA00029693659100000616
为光伏发电集合；
Figure FDA00029693659100000617
为供热管网节点集合；
配网与主网交换的功率限制为：
Figure FDA00029693659100000618
5.根据权利要求1所述的一种考虑源荷双侧不确定性的电热综合能源系统鲁棒调度方法，其特征在于，不含不确定性的标称优化问题系统与电热综合能源系统存在如下关系：
Figure FDA00029693659100000619
Figure FDA00029693659100000620
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