CN113240166A - 考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法 - Google Patents

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CN113240166A CN202110476702.7A CN202110476702A CN113240166A CN 113240166 A CN113240166 A CN 113240166A CN 202110476702 A CN202110476702 A CN 202110476702A CN 113240166 A CN113240166 A CN 113240166A
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Abstract

本发明公开了一种考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法，首先为提高微能源网高比例新能源的消纳，向微能源网引入P2G及其储气设备、储热设备和电动汽车，考虑需求响应的同时把电动汽车当作一种特殊的需求响应资源，然后以微能源网运行成本最低为目标函数，结合设备模型约束和能量流约束等相关约束，建立了考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度混合整数线性规划模型。最后在微能源网日前经济调度模型的基础上，提出了利用储热、储气技术和需求响应来提高微能源网的新能源消纳能力及运行经济性的调度策略，并验证了P2G设备及储气、储热装置、需求响应和电动汽车对新能源消纳具有明显的促进作用。

Description

考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法
技术领域
本发明属于微能源网优化运行技术领域，特别涉及一种考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法。
背景技术
在全球能源危机的大环境下，各国不断谋求可持续发展，由此产生的能源互联网得到了快速发展。微能源网作为能源互联网最末端的直观表现形式，在以电力系统为核心的现代能源系统中，越来越受到专家学者的重视。随着微能源网的不断发展，可再生能源并网比例不断提升,但是随之产生的新能源并网和消纳问题不容忽视。为解决这一问题，专家学者们主要从微能源网设备配置及运行建模和规划调度两方面开展微能源网的优化运行研究。随着微能源网优化运行的发展，储能技术也逐渐应用到微能源网规划调度中，但目前对微能源网储能技术的研究，大多只考虑了电储能和热储能，对储气技术的引入与研究较少。实际上，由于电储能费用较高、蓄热/冷装置很难实时保证电-热双向流动，而天然气易于储存且电转气技术较为成熟，储气技术对微能源网的优化运行具有重要意义。此外，需求响应对电网的灵活调度有重要意义，但目前考虑需求响应的微能源网优化调度研究较少，把电动汽车作为需求响应的研究更少。
除了储能技术与需求响应技术之外，微能源网经济、环保的运行离不开能量耦合设备。在能量耦合设备的基础上，储能技术和需求响应技术对微能源网起到尤为重要的积极作用：热电联产实现了能源的分级利用，提高系统对电与热的利用率；电转气设备可以把网络中过剩的新能源出力转换为天然气并储存在天然气网络和储气设备中；储能设备在一定程度上打破了电热耦合制约，增加了各能源之间的调度灵活性；考虑需求响应后，微能源网调度灵活性提高，可以实时根据电价变化与负荷变化进行调度，起到“削峰填谷”的作用；对提高能源利用效率、促进可再生能源发展和消纳以及节能减排具有重要意义。
因此，在能量耦合设备的基础上，进一步考虑热储能、气储能、需求响应以及更进一步研究电动汽车作为需求响应的优势，对高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度具有重要意义。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法，该方法通过引入气储能、热储能和需求响应，并把电动汽车作为特殊的需求响应资源，增强不同形式能量流转换的灵活性，有效降低了微能源网日前调度的经济性和有效促进了微能源网内高比例新能源的消纳。技术方案如下：
一种考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法，包括以下步骤：
步骤1：引入电转气及其储气设备和电动汽车后，确定微能源网的具体组成；
步骤2：建立能源耦合设备模型，包括电转气设备模型、燃气轮机模型、热电联产机组模型、电锅炉模型和电动汽车模型；
步骤3：建立储能设备模型，包括储气设备模型和储热设备模型；
步骤4：考虑可中断和可转移电负荷，建立电需求响应模型，同时将电动汽车作为需求响应；
步骤5：根据微能源网日前经济调度模型，建立以微能源网运行总成本最小为目标函数；所述微能源网日前经济调度模型考虑设备约束、能量平衡约束、和上级网络的功率交换约束、失负荷约束和电需求响应约束；
步骤6：输入微能源网设备参数、运行参数，采用商业求解器GUROBI对微能源网日前经济调度模型进行求解，得出微能源网日前经济调度结果。
进一步的，所述步骤1中微能源网的组成包括风机、光伏电池、热电联产机组、电锅炉、燃气轮机、电转气设备、电动汽车、储气设备、储热设备，以及热负荷和电负荷。
更进一步的，所述步骤2中能源耦合设备模型具体如下：
(1)电转气设备模型
Figure BDA0003047637970000031
Figure BDA0003047637970000032
式中，
Figure BDA0003047637970000033
表示第m台P2G装置在时段t的产气功率；
Figure BDA0003047637970000034
表示第m台P2G装置在时段t的耗电功率；
Figure BDA0003047637970000035
表示第m台P2G设备的转换效率；LHANG为天然气低热值；
Figure BDA0003047637970000036
分别表示第m台P2G装置的最小/最大产气功率；
(2)燃气轮机模型
Figure BDA0003047637970000037
Figure BDA0003047637970000038
Figure BDA0003047637970000039
Figure BDA00030476379700000310
Figure BDA00030476379700000311
Figure BDA00030476379700000312
Figure BDA00030476379700000313
Figure BDA00030476379700000314
Figure BDA00030476379700000315
式中，
Figure BDA00030476379700000316
表示第n台燃气轮机在时段t的耗气功率；F(·)表示热耗率曲线；
Figure BDA00030476379700000317
表示第n台燃气轮机在时段t的发电功率；
Figure BDA00030476379700000318
分别表示第n台燃气轮机在时段t的开机、关机天然气耗量；an、bn、cn为第n台燃气轮机的燃气系数；
Figure BDA0003047637970000041
表示第n台燃气轮机在t时间段的开关机状态，
Figure BDA0003047637970000042
表示第n台燃气轮机在t-1时段的开关机状态，开机时是1，关机时是0；
Figure BDA0003047637970000043
分别表示燃气轮机一次启、停的费用；
Figure BDA0003047637970000044
分别表示第n台燃气轮机的最大发电功率和最小发电功率；
Figure BDA0003047637970000045
分别表示第n台燃气轮机的上、下爬坡率；
Figure BDA0003047637970000046
Figure BDA0003047637970000047
分别表示第n台燃气轮机在时间段t-1内的最短开、关机时间；
Figure BDA0003047637970000048
Figure BDA0003047637970000049
分别表示第n台燃气轮机在时间段t内的最短开机、关机时间；
Figure BDA00030476379700000410
Figure BDA00030476379700000411
分别表示n第台燃气轮机在t时段开机、关机的费用；
(3)热电联产机组模型
Figure BDA00030476379700000412
Figure BDA00030476379700000413
Figure BDA00030476379700000414
Figure BDA00030476379700000415
Figure BDA00030476379700000416
Figure BDA00030476379700000417
Figure BDA00030476379700000418
Figure BDA00030476379700000419
Figure BDA00030476379700000420
式中,
Figure BDA00030476379700000421
表示CHP机组在时段t的产热量；
Figure BDA00030476379700000422
分别表示第p台溴冷机的烟气回收率、第p台微型燃气轮机在时段t的发电效率和散热损失率；
Figure BDA00030476379700000423
为第p台溴冷机的产热参数；
Figure BDA00030476379700000424
表示第P台CHP机组在时间段t的用气功率；
Figure BDA00030476379700000425
表示第P台CHP机组在t时间段的电功率；
Figure BDA00030476379700000426
表示第P台CHP机组在t-1时间段的电功率；
Figure BDA00030476379700000427
表示第P台CHP机组在t时间段的开关机状态，
Figure BDA00030476379700000428
表示第P台CHP机组在t-1时段的开关机状态，开机时是1，关机时是0；
Figure BDA00030476379700000429
分别表示CHP机组一次启、停的费用；
Figure BDA00030476379700000430
分别表示第P台CHP机组的最大/最小耗电功率；
Figure BDA0003047637970000051
分别表示第P台CHP机组的上、下爬坡率；
Figure BDA0003047637970000052
分别表示第P台CHP机组在时间段t-1内的最短开、关机时间；
Figure BDA0003047637970000053
分别表示第P台CHP机组在时间段t内的最短开机、关机时间；
Figure BDA0003047637970000054
分别表示P第台CHP机组在t时段开机、关机的费用；
(4)电锅炉模型
Figure BDA0003047637970000055
Figure BDA0003047637970000056
Figure BDA0003047637970000057
Figure BDA0003047637970000058
Figure BDA0003047637970000059
Figure BDA00030476379700000510
Figure BDA00030476379700000511
Figure BDA00030476379700000512
式中，
Figure BDA00030476379700000513
表示第k台电锅炉在t时段的产热功率；
Figure BDA00030476379700000514
表示第k台电锅炉在t时段的耗电功率；
Figure BDA00030476379700000515
表示第k台电锅炉的热电转换率；
Figure BDA00030476379700000516
表示第k台电锅炉在t-1时段的产热功率；
Figure BDA00030476379700000517
分别表示第k台电锅炉在t时段开机、关机的费用；
Figure BDA00030476379700000518
表示第k台电锅炉在t时间段的开关机状态，
Figure BDA00030476379700000519
表示第k台电锅炉在t-1时段的开关机状态，开机时是1，关机时是0；
Figure BDA00030476379700000520
分别表示电锅炉一次启、停的费用；
Figure BDA00030476379700000521
分别表示第k台电锅炉的最大产热功率和最小产热功率；
Figure BDA00030476379700000522
分别表示第k台电锅炉的上、下爬坡率；
Figure BDA00030476379700000523
分别表示第k台电锅炉在时间段t-1的最短开、关机时间；
Figure BDA00030476379700000524
分别表示第k台电锅炉在时间段t内的最短开机、关机时间；
(5)电动汽车模型
Figure BDA00030476379700000525
Figure BDA00030476379700000526
Figure BDA0003047637970000061
Figure BDA0003047637970000062
Figure BDA0003047637970000063
Figure BDA0003047637970000064
式中，
Figure BDA0003047637970000065
分别代表第l台电动汽车在时间段t的充、放电功率；
Figure BDA0003047637970000066
表示第l辆电动汽车在时段t的充电状态，充电时为1，否则为0；
Figure BDA0003047637970000067
表示第l辆电动汽车在时段t的放电状态，放电时为1，否则为0；
Figure BDA0003047637970000068
分别代表电动汽车的额定充电和放电功率；
Figure BDA00030476379700000620
表示第l辆电动汽车在时段t的电池荷电状态；
Figure BDA0003047637970000069
表示第l辆电动汽车在时段t+1的电池荷电状态；αev,c、αev,d分别表示电动汽车的充、放电效率；
Figure BDA00030476379700000621
表示电动汽车的电池容量；△t表示调度时间间隔；
Figure BDA00030476379700000610
Figure BDA00030476379700000611
分别表示电动汽车电池荷电状态的下界和上界；
Figure BDA00030476379700000612
表示第l辆电动汽车离开时的期望电池荷电状态，
Figure BDA00030476379700000613
表示第l辆电动汽车离开时的实际电池荷电状态。
更进一步的，所述步骤3中储能设备模型具体如下：
(1)储气设备模型
储气设备模型包括储气设备储/放气约束、容量约束和储气设备容量计算式：
Figure BDA00030476379700000614
Figure BDA00030476379700000615
Figure BDA00030476379700000616
式中，
Figure BDA00030476379700000617
表示储气装置在时段t的储存/释放天然气功率；GGS,min表示储气装置的最小储存/释放天然气功率，GGS,max表示储气装置的最大储存/释放天然气气功率；
Figure BDA00030476379700000618
为储气设备在时段t内的储气量；
Figure BDA00030476379700000619
为储气设备在时段t-1内的储气量；SGS,min、SGS,max分别表示储气装置的最小和最大储气量；αSGS表示储气设备自耗率；△t表示调度时间间隔；
(2)热储能模型
储热设备模型包括储热设备储/放热约束、容量约束和储热设备容量计算式：
Figure BDA0003047637970000071
Figure BDA0003047637970000072
Figure BDA0003047637970000073
式中，
Figure BDA0003047637970000074
表示储热设备在时段t的储/放热功率；HHS,min表示储热设备最小储/放热功率，HHS,max表示储热设备最大储/放热功率；
Figure BDA0003047637970000075
为时段t内的储热量；
Figure BDA0003047637970000076
为时段t-1内的储热量；SHS,min、SHS,max分别表示储热装置的最小、最大储热量；αSHS为储热设备自耗率；△t表示调度时间间隔。
更进一步的，所述步骤4中考虑可中断和可转移电负荷的电需求响应模型具体如下：
Pt DR＝Pt DR,inter+Pt DR,shift
Figure BDA0003047637970000077
Figure BDA0003047637970000078
Figure BDA0003047637970000079
Figure BDA00030476379700000710
Pt DR≥Pt LD,fore-Pt LD,max
式中，Pt DR表示时段t的需求侧响应负荷；Pt DR,inter表示时段t的可中断负荷，Pt DR ,shift表示时段t的可转移负荷，正值表示转出可转移负荷，负值表示转入可转移负荷；
Figure BDA00030476379700000711
表示时段t内允许的最大可中断电负荷比例；
Figure BDA00030476379700000712
表示时段t内允许的最大可转移电负荷比例；Pt LD,fore表示时段t的电负荷预测值；Pinter,max表示系统调度时间段内允许的最大中断负荷功率；Pt LD,max表示系统允许的最大电负荷。
更进一步的，所述步骤5中微能源网日前经济调度模型的目标函数和约束具体如下：
(1)目标函数：微能源网日前经济调度模型以系统运行总成本最小为目标函数，其中，运行总成本包含购电费、购气费和机组启停成本，考虑风光消纳与电、热负荷平衡约束，并把弃风、弃光、失负荷惩罚费用加入目标函数中，同时把电网售电、气网售气的收益和需求响应可中断负荷补偿费用加入目标函数中，即：
Figure BDA0003047637970000081
其中，
Figure BDA0003047637970000082
Figure BDA0003047637970000083
Figure BDA0003047637970000084
Figure BDA0003047637970000085
Figure BDA0003047637970000086
Figure BDA0003047637970000087
Figure BDA0003047637970000088
Figure BDA0003047637970000089
Figure BDA00030476379700000810
式中，t表示调度时间段；Nt代表整个调度时间；
Figure BDA00030476379700000811
表示时段t的购电费用，
Figure BDA00030476379700000812
表示时段t的购气费用；
Figure BDA00030476379700000813
表示时段t的售电收益，
Figure BDA00030476379700000814
表示时段t的售气收益；
Figure BDA00030476379700000815
分别表示第P台CHP机组时段t的启、停费用，NCHP表示热电联产机组的总台数；
Figure BDA00030476379700000816
分别表示第k台电锅炉时段t的启、停费用，NEB表示电锅炉的总台数；
Figure BDA00030476379700000817
分别表示时段t的弃风、光惩罚费用；
Figure BDA00030476379700000818
分别表示时段t的失电、热负荷惩罚费用；
Figure BDA00030476379700000819
表示需求响应可中断电负荷的补偿成本；
Figure BDA00030476379700000820
分别表示时段t的单位买电、买气、卖电、卖气的价格；Pt in、
Figure BDA00030476379700000821
Pt out、
Figure BDA00030476379700000822
分别表示时段t的购电、购气、售电、售气的功率；
Figure BDA0003047637970000091
为时段t的单位弃风惩罚价格，NWT为园区内风机的数量，
Figure BDA0003047637970000092
为第i台风机在t时间段的弃风功率，△t为调度时间间隔；
Figure BDA0003047637970000093
为时段t的单位弃光惩罚价格，NPV为园区内光伏电池的数量，
Figure BDA0003047637970000094
为第j台光伏电池在t时间段的弃光功率；
Figure BDA0003047637970000095
为时段t的单位失电负荷惩罚价格，Pt loss为时段t的失电负荷功率；
Figure BDA0003047637970000096
为时段t的单位失热负荷惩罚价格，
Figure BDA0003047637970000097
为时段t的失热负荷功率；
Figure BDA0003047637970000098
为时间段t的单位可中断电负荷的补偿价格；Pt DR,inter为t时段的可中断电负荷功率；
(2)能量平衡约束
微能源网日前经济调度模型的能量平衡约束包含电量平衡约束、电负荷平衡约束、热量平衡约束、热负荷平衡约束和天然气平衡约束：
Figure BDA0003047637970000099
Pt LDR＝Pt LD+Pt loss
Figure BDA00030476379700000910
Figure BDA00030476379700000911
式中，NGT、NP2G和NEV分别表示燃气轮机、电转气设备和电动汽车的数量；
Figure BDA00030476379700000912
为第i台风机在时段t的出力；
Figure BDA00030476379700000913
为第j台光伏电池在时段t的出力；Pt LDR表示考虑电需求响应后时段t的电负荷；
Figure BDA00030476379700000914
表示考虑需求响应后时段t的园区热负荷；
Figure BDA00030476379700000915
表示时段t园区需求响应热负荷；
Figure BDA00030476379700000916
表示时段t的失热负荷功率；αheat为供热网络的热能利用比例；
Figure BDA00030476379700000917
分别表示第P台CHP机组在时段t的产热功率和第k台电锅炉在时段t的产热功率；
Figure BDA00030476379700000918
表示储热设备在时段t的储/放热功率，大于0表示储存热量，小于0表示释放热量；αHS表示储热装置的储/放热效率；
Figure BDA00030476379700000919
表示储热装置的储/放热功率；
Figure BDA00030476379700000920
分别表示向上级气网购买、售出的气功率；
Figure BDA0003047637970000101
表示第m台电转气设备时段t的制气功率；
Figure BDA0003047637970000102
表示第P台CHP机组时段t的耗气功率；
Figure BDA0003047637970000103
表示第n台燃气轮机时段t的耗气功率；
Figure BDA0003047637970000104
为储气设备在时段t的储/放气功率，αGS表示储气装置的储/放气效率；
(3)功率交换约束
功率交换约束包括微电网与上级电网购电功率约束、微电网向上级电网售电功率约束、微电网向上级气网购气功率约束和微电网向上级气网售气功率约束：
Pin,min≤Pt in≤Pin,max
Pout,min≤Pt out≤Pout,max
Figure BDA0003047637970000105
Figure BDA0003047637970000106
式中，Pt in表示向上级电网购电功率；Pin,min、Pin,max分别表示最小、最大购电功率；Pt out表示向上级电网售电功率；Pout,min、Pout,max分别为最小、最大售电功率；
Figure BDA0003047637970000107
表示向上级气网购气功率；Gin,min、Gin,max分别表示最小、最大购气功率；
Figure BDA0003047637970000108
表示向上级气网售气功率；Gout,min、Gout,max分别表示最小、最大售气功率；
(4)失电、热负荷约束
0≤Pt loss≤αpPt LD,fore
Figure BDA0003047637970000109
式中，Pt loss表示失电负荷功率；αp代表最大允许失电负荷比重；Pt LD,fore表示园区在时段t内的电负荷预估值；
Figure BDA00030476379700001010
表示失热负荷功率；αh表示最大允许失热负荷比重；
Figure BDA00030476379700001011
表示园区在时段t内的热负荷预测值。
更进一步的，步骤6所述微能源网设备参数包括电转气设备、燃气机组、热电联产机组、电锅炉、电动汽车、风力发电机和光伏电池的数量、容量以及出力上下限；所述微能源网运行参数包括向上级网络购入、售出能源的价格、设备的各种运行参数、负荷侧需求响应限值以及电、热负荷预测数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)相对于电储能费用较高、蓄热/冷装置很难实时保证电-热双向流动，天然气易于储存、电转气技术和储热技术较为成熟，储气和储热技术有利于提高微能源网运行的灵活性和可控性、系统运行经济性、能源利用效率。
2)考虑需求响应后，微能源网调度灵活性提高，可以实时根据电价变化与负荷变化进行调度，起到“削峰填谷”的作用。
3)将电动汽车看作特殊的需求响应资源后，有效促进了微能源网内高比例新能源消纳，进一步降低微能源网运行总成本。
附图说明
图1是本发明所述方法的步骤流程图。
图2是微能源网具体组成图。
图3是没有储能设备、只有储热设备、有储热和储气设备三种运行方式下的弃风、弃光情况。
图4是没有需求响应、考虑电需求响应、电需求响应加倍三种运行方式下微能源网净电负荷情况。
图5是考虑电需求响应、既考虑电需求响应又引入电动汽车两种运行方式下风光出力的消纳情况图。
图6是没有需求响应、考虑电需求响应、电需求响应加倍、既考虑电需求响应又引入电动汽车四种运行方式下的微能源网净电负荷情况。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明公开的是一种考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法。具体实施步骤流程如图1所示，本发明技术方案包括以下步骤：
步骤1：引入电转气及其储气设备和电动汽车后，确定微能源网的具体组成。
微能源网是由电力系统、天然气系统和热电联产系统构成的大规模系统，包含能源利用与转换设备以及能源耦合设备。引入电转气及其储气设备和电动汽车后微能源网的组成还包含风机、光伏电池、热电联产机组、电锅炉、燃气轮机、电转气设备、电动汽车、储气设备、储热设备以及热负荷、电负荷。
步骤2：建立能源耦合设备模型，主要包括电转气设备、燃气轮机、热电联产机组、电锅炉和电动汽车.
(2.1)电转气设备模型
电转气设备模型主要包括电转气设备产气量与耗电量间关系和产气量约束。
Figure BDA0003047637970000121
Figure BDA0003047637970000122
式中，
Figure BDA0003047637970000123
表示第m台P2G装置的产气功率；
Figure BDA0003047637970000124
表示第m台P2G装置的耗电功率；
Figure BDA0003047637970000125
表示第m台P2G设备的转换效率；LHANG为天然气低热值，取为9.7kW·h/m3；
Figure BDA0003047637970000126
分别表示第m台P2G装置的最小/最大产气功率。
(2.2)燃气轮机模型
燃气轮机模型包括燃气轮机耗气功率与发电功率间的关系、燃气轮机的出力限制、爬坡限制、最小开关机时间限制和启停费用约束。
Figure BDA0003047637970000127
Figure BDA0003047637970000128
Figure BDA0003047637970000129
Figure BDA00030476379700001210
Figure BDA00030476379700001211
Figure BDA00030476379700001212
Figure BDA0003047637970000131
Figure BDA0003047637970000132
Figure BDA0003047637970000133
式中，
Figure BDA0003047637970000134
表示第n台燃气轮机在时段t的耗气功率；F(·)表示热耗率曲线；
Figure BDA0003047637970000135
表示第n台燃气轮机在时段t的发电功率；
Figure BDA0003047637970000136
分别表示第n台燃气轮机在时段t的开机、关机天然气耗量；an、bn、cn为第n台燃气轮机的燃气系数；LHANG为天然气低热值，取为9.7kW·h/m3；
Figure BDA0003047637970000137
表示第n台燃气轮机在t时间段的开关机状态，
Figure BDA0003047637970000138
表示第n台燃气轮机在t-1时段的开关机状态；
Figure BDA0003047637970000139
分别表示燃气轮机一次启、停的费用；
Figure BDA00030476379700001310
分别表示第n台燃气轮机的最大发电功率和最小发电功率；
Figure BDA00030476379700001311
分别表示第n台燃气轮机的上、下爬坡率；
Figure BDA00030476379700001312
分别表示第n台燃气轮机在时间段t-1内的最短开、关机时间；
Figure BDA00030476379700001313
分别表示第n台燃气轮机在时间段t内的最短开机、关机时间；
Figure BDA00030476379700001314
分别表示n第台燃气轮机在t时段开机、关机的费用。
(2.3)热电联产机组模型
热电联产机组模型包括CHP机组的热电关系、热气关系、出力限制、爬坡限制、最小开关机时间限制和启停费用约束。
Figure BDA00030476379700001315
Figure BDA00030476379700001316
Figure BDA00030476379700001317
Figure BDA00030476379700001318
Figure BDA00030476379700001319
Figure BDA00030476379700001320
Figure BDA00030476379700001321
Figure BDA00030476379700001322
Figure BDA0003047637970000141
式中,
Figure BDA0003047637970000142
表示CHP机组产热量；
Figure BDA0003047637970000143
分别表示第p台溴冷机的烟气回收率、第p台微型燃气轮机在时段t的发电效率和散热损失率；
Figure BDA0003047637970000144
为第p台溴冷机的产热参数；
Figure BDA0003047637970000145
表示第P台CHP机组在时间段t的用气功率；
Figure BDA0003047637970000146
表示第P台CHP机组在t时间段的电功率；
Figure BDA0003047637970000147
表示第P台CHP机组在t-1时间段的电功率；
Figure BDA0003047637970000148
表示第P台CHP机组在t时间段的开关机状态，
Figure BDA0003047637970000149
表示第P台CHP机组在t-1时段的开关机状态；
Figure BDA00030476379700001410
分别表示CHP机组一次启、停的费用；
Figure BDA00030476379700001411
分别表示第P台CHP机组的最大/最小耗电功率；
Figure BDA00030476379700001412
分别表示第P台CHP机组的上、下爬坡率；
Figure BDA00030476379700001413
分别表示第P台CHP机组在时间段t-1内的最短开、关机时间；
Figure BDA00030476379700001414
分别表示第P台CHP机组在时间段t内的最短开机、关机时间；
Figure BDA00030476379700001415
分别表示P第台CHP机组在t时段开机、关机的费用。
(2.4)电锅炉模型
电锅炉模型包括电锅炉的热电关系、启停费用、制热量约束、爬坡率约束和最短开关机时间约束。
Figure BDA00030476379700001416
Figure BDA00030476379700001417
Figure BDA00030476379700001418
Figure BDA00030476379700001419
Figure BDA00030476379700001420
Figure BDA00030476379700001421
Figure BDA00030476379700001422
Figure BDA00030476379700001423
式中，
Figure BDA00030476379700001424
表示第k台电锅炉在t时段的产热功率；
Figure BDA00030476379700001425
表示第k台电锅炉在t时段的耗电功率；
Figure BDA00030476379700001426
表示第k台电锅炉的热电转换率；
Figure BDA00030476379700001427
表示第k台电锅炉在t-1时段的产热功率；
Figure BDA0003047637970000151
分别表示第k台电锅炉在t时段开机、关机的费用；
Figure BDA0003047637970000152
表示第k台电锅炉在t时间段的开关机状态，
Figure BDA0003047637970000153
表示第k台电锅炉在t-1时段的开关机状态；
Figure BDA0003047637970000154
分别表示电锅炉一次启、停的费用；
Figure BDA0003047637970000155
分别表示第k台电锅炉的最大产热功率和最小产热功率；
Figure BDA0003047637970000156
分别表示第k台电锅炉的上、下爬坡率；
Figure BDA0003047637970000157
分别表示第k台电锅炉在时间段t-1的最短开、关机时间；
Figure BDA0003047637970000158
分别表示第k台电锅炉在时间段t内的最短开机、关机时间。
(2.5)电动汽车模型
单辆电动汽车模型包括、放电功率约束为，充放电状态约束，荷电状态约束。
Figure BDA0003047637970000159
Figure BDA00030476379700001510
Figure BDA00030476379700001511
Figure BDA00030476379700001512
Figure BDA00030476379700001513
Figure BDA00030476379700001514
式中，
Figure BDA00030476379700001515
分别代表第l台电动汽车在时间段t的充、放电功率；
Figure BDA00030476379700001516
表示第l辆电动汽车在时段t的充电状态，充电时为1，否则为0；
Figure BDA00030476379700001517
表示第l辆电动汽车在时段t的放电状态，放电时为1，否则为0；
Figure BDA00030476379700001518
分别代表电动汽车的额定充电和放电功率；
Figure BDA00030476379700001519
表示第l辆电动汽车在时段t的电池荷电状态；
Figure BDA00030476379700001520
表示第l辆电动汽车在时段t+1的电池荷电状态；αev,c、αev,d分别表示电动汽车的充、放电效率；
Figure BDA00030476379700001521
表示电动汽车的电池容量；△t表示调度时间间隔；
Figure BDA00030476379700001522
Figure BDA00030476379700001523
分别表示电动汽车电池荷电状态的下界和上界；
Figure BDA00030476379700001524
表示第l辆电动汽车离开时的期望电池荷电状态，
Figure BDA00030476379700001525
表示第l辆电动汽车离开时的电池荷电状态。
步骤3：建立储能设备模型，主要包括储气设备和储热设备。
(3.1)气储能模型
储气设备模型由储气设备储/放气约束、容量约束和储气设备容量计算式构成。
Figure BDA0003047637970000161
Figure BDA0003047637970000162
Figure BDA0003047637970000163
式中，
Figure BDA0003047637970000164
表示储气装置在时段t储存/释放天然气功率；GGS,min、GGS,max分别表示储气装置在时段t的最小储存/释放天然气功率、最大储存/释放天然气气功率；
Figure BDA0003047637970000165
为储气设备在时段t内的储气量；
Figure BDA0003047637970000166
为储气设备在时段t-1内的储气量；SGS,min、SGS,max分别表示储气装置的最小和最大储气量；αSGS表示储气设备自耗率；△t表示调度时间间隔。
(3.2)热储能模型
储热设备模型由储热设备储/放热约束、容量约束和储热设备容量计算式构成。
Figure BDA0003047637970000167
Figure BDA0003047637970000168
Figure BDA0003047637970000169
式中，
Figure BDA00030476379700001610
表示储热设备在时段t的储/放热功率；HHS,min、HHS,max分别表示储热设备最小、最大储/放热功率；
Figure BDA00030476379700001611
为时段t内的储热量；
Figure BDA00030476379700001612
为时段t-1内的储热量；SHS,min、SHS,max分别表示储热装置的最小、最大储热量；αSHS为储热设备自耗率；△t表示调度时间间隔。
步骤4：考虑可中断和可转移电负荷，建立电需求响应模型，同时将电动汽车作为一种特殊的需求响应。
需求响应电负荷分为可中断电负荷和可转移电负荷，需求侧可中断电负荷量受一定比例的限制，可转移电负荷量受一定比例的限制且需要在总调度时段内维持不变。
Pt DR＝Pt DR,inter+Pt DR,shift
Figure BDA0003047637970000171
Figure BDA0003047637970000172
Figure BDA0003047637970000173
Figure BDA0003047637970000174
Pt DR≥Pt LD,fore-Pt LD,max
式中，Pt LD,fore表示时段t的电负荷预测值；Pt DR表示时段t的需求侧响应负荷；Pt DR ,inter表示时段t的可中断负荷Pt DR,shift表示时段t的可转移负荷，正值表示转出可转移负荷，负值表示转入可转移负荷；Pt LD,max表示系统允许的最大电负荷；Pinter,max表示系统调度时间段内允许的最大中断负荷功率；
Figure BDA0003047637970000175
表示时段t内允许的最大可中断电负荷比例；
Figure BDA0003047637970000176
表示时段t内允许的最大可转移电负荷比例。
电动汽车在满足自身充电需求的前提下，在低谷时刻，将富余的电能供给微能源网使用，而在新能源出力剩余时，电动汽车作为可平移负荷转入微能源网进行充电，增加新能源消纳，因此，电动汽车在微能源网内可看作特殊的需求响应，它除了增强系统灵活性，促进风光消纳的作用外，还具有“削峰填谷”的作用。
步骤5：建立以微能源网运行总成本最小为目标函数，考虑设备约束、能量平衡约束、和上级网络的功率交换约束、失负荷约束和电需求响应约束的微能源网日前经济调度模型。
(5.1)目标函数：微能源网日前经济调度模型以系统运行总成本最小为目标函数，其中，运行总成本包含购电费、购气费和机组启停成本，考虑风光消纳与电、热负荷平衡约束，把“弃风”、“弃光”、失负荷惩罚费用加入目标函数中，同时把电网售电、气网售气的收益和需求响应可中断负荷补偿费用加入目标函数中，即：
Figure BDA0003047637970000181
其中，
Figure BDA0003047637970000182
Figure BDA0003047637970000183
Figure BDA0003047637970000184
Figure BDA0003047637970000185
Figure BDA0003047637970000186
Figure BDA0003047637970000187
Figure BDA0003047637970000188
Figure BDA0003047637970000189
Figure BDA00030476379700001810
式中，t表示调度时间段；Nt代表整个调度时间；
Figure BDA00030476379700001811
表示时段t的购电费用，
Figure BDA00030476379700001812
表示时段t的购气费用；
Figure BDA00030476379700001813
表示时段t的售电收益，
Figure BDA00030476379700001814
表示时段t的售气收益；
Figure BDA00030476379700001815
分别表示时段t的单位买电、买气、卖电、卖气价格；Pt in、
Figure BDA00030476379700001816
Pt out、
Figure BDA00030476379700001817
分别表示时段t的购电、购气、售电、售气功率；
Figure BDA00030476379700001818
Figure BDA00030476379700001819
分别表示弃风、光惩罚费用；
Figure BDA00030476379700001820
分别表示CHP机组的启、停费用，
Figure BDA00030476379700001821
分别表示电锅炉启、停费用；
Figure BDA00030476379700001822
分别表示失电、热负荷惩罚费用；
Figure BDA00030476379700001823
为时段t的单位弃风惩罚价格，NWT为园区内风机的数量，
Figure BDA00030476379700001824
为第i台风机在t时间段的“弃风”功率，△t为调度时间间隔；
Figure BDA00030476379700001825
为时段t的单位弃光惩罚价格，NPV为园区内光伏电池的数量，
Figure BDA00030476379700001826
为第j台光伏电池在t时间段的“弃光功率”；
Figure BDA00030476379700001827
为时段t的单位失电负荷惩罚价格，Pt loss为时段t的失电负荷功率；
Figure BDA0003047637970000191
为时段t的单位失热负荷惩罚价格，
Figure BDA0003047637970000192
为时段t的失热负荷功率；
Figure BDA0003047637970000193
表示需求响应可中断电负荷的补偿成本；
Figure BDA0003047637970000194
为时间段t的单位可中断电负荷的补偿价格；Pt DR ,inter为t时段的可中断电负荷功率；NCHP、NEB分别表示热电联产机组和电锅炉的数量。
(5.2)能量平衡约束
微能源网日前经济调度模型的能量平衡约束包含电量平衡约束、电负荷平衡约束、热量平衡约束、热负荷平衡约束和天然气平衡约束。
Figure BDA0003047637970000195
Pt LDR＝Pt LD+Pt loss
Figure BDA0003047637970000196
Figure BDA0003047637970000197
式中，NWT、NPV、NCHP、NEB、NGT、NP2G和NEV分别表示风机、光伏电池、热电联产机组、电锅炉、燃气轮机、电转气设备和电动汽车的数量；
Figure BDA0003047637970000198
为第i台风机在t时间段的出力；
Figure BDA0003047637970000199
为第i台风机在t时间段的“弃风”功率；
Figure BDA00030476379700001910
为第j台光伏电池在t时间段的出力；
Figure BDA00030476379700001911
为第j台光伏电池在t时间段的“弃光功率”；
Figure BDA00030476379700001912
表示第P台CHP机组的电功率；
Figure BDA00030476379700001913
表示第n台燃气轮机的发电功率；
Figure BDA00030476379700001914
粉笔表示第l辆电动汽车的放电、充电功率；
Figure BDA00030476379700001915
表示第m台电转气设备的耗电功率；
Figure BDA00030476379700001916
表示第k台电锅炉的耗电功率；Pt in、Pt out分别表示向上级电网购买、售出的电功率；Pt LDR表示考虑电需求响应后的电负荷；
Figure BDA00030476379700001917
表示考虑需求响应后的园区热负荷；
Figure BDA00030476379700001918
表示园区需求响应热负荷；
Figure BDA00030476379700001919
表示园区损失热负荷；αheat为供热网络的热能利用比例；
Figure BDA00030476379700001920
分别表示第P台CHP机组的产热功率和第k台电锅炉在时段t的产热功率；
Figure BDA00030476379700001921
表示储热设备在时段t的储/放热功率，大于0表示储存热量，小于0表示释放热量；αHS表示储热装置的储/放热效率；
Figure BDA0003047637970000201
表示储热装置的储/放热功率；
Figure BDA0003047637970000202
分别表示向上级气网购买、售出的气功率；
Figure BDA0003047637970000203
表示第m台电转气设备的制气功率；
Figure BDA0003047637970000204
表示第P台CHP机组的耗气功率；
Figure BDA0003047637970000205
表示第n台燃气轮机的耗气功率；
Figure BDA0003047637970000206
为储气设备在时段t的储/放气功率，αGS表示储气装置的储/放气效率。
(5.3)功率交换约束
功率交换约束包括微电网与上级电网购电功率约束、微电网向上级电网售电功率约束、微电网向上级气网购气功率约束和微电网向上级气网售气功率约束。
Pin,min≤Pt in≤Pin,max
Pout,min≤Pt out≤Pout,max
Figure BDA0003047637970000207
Figure BDA0003047637970000208
式中，Pt in、Pt out分别表示微能源网向上级电网购买、售出的电功率；Pin,min、Pin,max分别表示最小、最大购电功率；Pout,min、Pout,max分别为最小、最大售电功率；Gt in、Gt out分别表示微能源网向上级气网购买、售出的气功率；Gin,min、Gin,max分别表示最小、最大购气功率；Gout,min、Gout,max分别表示最小、最大售气功率。
(5.4)失电、热负荷约束
0≤Pt loss≤αpPt LD,fore
Figure BDA0003047637970000209
式中，Pt loss表示失电负荷功率；αp代表最大允许失电负荷比重；Pt LD,fore表示园区在时段t内的电负荷预估值；
Figure BDA00030476379700002010
表示失热负荷功率；αh表示最大允许失热负荷比重；
Figure BDA00030476379700002011
表示园区在时段t内的热负荷预测值。
步骤6：输入微能源网设备参数、运行参数等，采用商业求解器GUROBI对微能源网日前经济调度模型进行求解，得出微能源网日前经济调度结果。
下面通过具体实施例详细说明本发明效果。
(1)算例介绍。
考虑新能源消纳的微能源网系统由燃气轮机、风机、CHP机组、电锅炉、P2G装置、1台储热装置、1台储气装置和1组光伏电池组成。燃气轮机、电锅炉、CHP机组一次启停成本分别为3.5、2.74、1.94元；溴冷机的产热参数和烟气回收率分别为0.9、1.2。
假设CHP机组、燃气轮机初始状态均为关机状态，储气/热设备自耗率均为0.01；电锅炉的状态设置为半满发状态；储气装置初始储存天然气容量为10m3,储热装置初始储存热量为100kW·h。
本算例采用的调度时间段数为Nt＝24，单位调度时间为△t＝1h，单位调度时间段内各设备的功率保持恒定。此外，算例采用分时电价，失负荷惩罚价格为电价的1 000倍，弃风、弃光的惩罚费用为100元。在以上基础上加入电动汽车的相关参数设置，同时考虑需求响应所形成新的算例系统。
(2)实施例场景描述。
为验证储热和储气对微能源网日前经济调度的积极作用，设置以下算例1-3；为验证需求响应的作用设置算例4和算例5；为验证电动汽车作为一种特殊的需求响应资源的作用，设置算例6。算例4和算例5的需求响应比例如下表1所示。
算例1：无储热设备、P2G设备及其储气设备和电动汽车，未考虑需求响应；
算例2：有储热设备，无P2G设备及其储气设备和电动汽车，未考虑需求响应；
算例3：有储热设备和P2G设备及其储气设备，无电动汽车，未考虑需求响应；
算例4：在算例3的基础上考虑电负荷需求响应；
算例5：在算例4的基础上将需求响应比例增加一倍；
算例6：在算例4的基础上加入电动汽车。
表1算例4和5可响应负荷比例
Figure BDA0003047637970000221
(3)实施例结果分析。
(3.1)P2G设备及储气、储热装置对新能源消纳的作用
附图3为算例1-3弃风、弃光图。通过比较算例1至算例3下的“弃风”和“弃光”量分析P2G设备及储气、储热装置对新能源消纳的作用。由附图3可以直观的看出，算例1的弃风与弃光功率最大，算例2次之，算例3没有出现弃风与弃光功率。这是因为，算例2在算例1的基础上加入了储热设备，可以将剩余的电能转换为热能储存起来；算例3在算例2的基础上加入P2G设备及其储气装置，可以很大程度上将多余的电能转换为天然气供给微网或者储存起来。因此，微能源网在电价高峰时段释放热储能和气储能，减少峰时段的购电量，既极大的提高了高比例新能源的消纳能力，又合理协调各能源优势使得微能源网总成本明显降低。
(3.2)需求响应对新能源消纳的作用
附图4为算例3-5净负荷情况，可以直观表现需求响应的作用过程。表2为算例1-5运行成本。由表2知，算例4成本小于算例3，算例5的成本小于算例4，因此，考虑需求响应之后，微能源网运行总成本明显降低，考虑的需求响应越全面，微能源网运行成本下降越明显。这是因为，考虑了需求响应之后，在电价高峰和平时时段，可以转出微能源网内的可转移电负荷或者中断某些电负荷以降低总的电负荷，减少购电费用，而在电价谷时段可以向微能源网转入电负荷，进一步减小供电成本。
表2算例1-5运行成本(单位：元)
Figure BDA0003047637970000231
(3.2)电动汽车对新能源消纳的作用
附图5为算例4和算例6风机、光伏出力比较图。从附图5看到算例6运行情况下，风电消纳、光伏消纳相对算例4有一定程度的增加。这是因为，算例6向微能源网引入电动汽车后，在风电和光伏出力高峰期，微能源网内的P2G设备将多余的电能转换为天然气，再通过热电联产将天然气转换为气/热储存在储能设备中。这一行为，不仅使微能源网减少购电费用，还通过电动汽车的充放电行为促进了各能源之间的替代和转换，从而促进能源的利用，提升对新能源的消纳能力。
此外，附图6为算例3-6净电负荷情况，可以看到，相较于算例3至5，算例6引入电动汽车使得园区净电负荷曲线更为平滑，一天内净电负荷的峰谷差明显减小，这是因为电动汽车在满足自身充电需求的前提下，在低谷时刻，将富余的电能供给微能源网使用，而在新能源出力剩余时，电动汽车作为可平移负荷转入微能源网进行充电，增加新能源消纳。

Claims (7)

1.一种考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：引入电转气及其储气设备和电动汽车后，确定微能源网的具体组成；
步骤2：建立能源耦合设备模型，包括电转气设备模型、燃气轮机模型、热电联产机组模型、电锅炉模型和电动汽车模型；
步骤3：建立储能设备模型，包括储气设备模型和储热设备模型；
步骤4：考虑可中断和可转移电负荷，建立电需求响应模型，同时将电动汽车作为需求响应；
步骤5：根据微能源网日前经济调度模型，建立以微能源网运行总成本最小为目标函数；所述微能源网日前经济调度模型考虑设备约束、能量平衡约束、和上级网络的功率交换约束、失负荷约束和电需求响应约束；
步骤6：输入微能源网设备参数、运行参数，采用商业求解器GUROBI对微能源网日前经济调度模型进行求解，得出微能源网日前经济调度结果。
2.根据权利要求1所述的考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法，其特征在于，所述步骤1中微能源网的组成包括风机、光伏电池、热电联产机组、电锅炉、燃气轮机、电转气设备、电动汽车、储气设备、储热设备，以及热负荷和电负荷。
3.根据权利要求1所述的考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法，其特征在于，所述步骤2中能源耦合设备模型具体如下：
(1)电转气设备模型
Figure FDA0003047637960000011
Figure FDA0003047637960000012
式中，
Figure FDA0003047637960000013
表示第m台P2G装置在时段t的产气功率；
Figure FDA0003047637960000014
表示第m台P2G装置在时段t的耗电功率；
Figure FDA0003047637960000021
表示第m台P2G设备的转换效率；LHANG为天然气低热值；
Figure FDA0003047637960000022
分别表示第m台P2G装置的最小产气功率和最大产气功率；
(2)燃气轮机模型
Figure FDA0003047637960000023
Figure FDA0003047637960000024
Figure FDA0003047637960000025
Figure FDA0003047637960000026
Figure FDA0003047637960000027
Figure FDA0003047637960000028
Figure FDA0003047637960000029
Figure FDA00030476379600000210
Figure FDA00030476379600000211
式中，
Figure FDA00030476379600000212
表示第n台燃气轮机在时段t的耗气功率；F(·)表示热耗率曲线；
Figure FDA00030476379600000213
表示第n台燃气轮机在时段t的发电功率；
Figure FDA00030476379600000214
分别表示第n台燃气轮机在时段t的开机、关机天然气耗量；an、bn、cn为第n台燃气轮机的燃气系数；
Figure FDA00030476379600000215
表示第n台燃气轮机在t时间段的开关机状态，
Figure FDA00030476379600000216
表示第n台燃气轮机在t-1时段的开关机状态，开机时是1，关机时是0；
Figure FDA00030476379600000217
分别表示燃气轮机一次启、停的费用；
Figure FDA00030476379600000218
分别表示第n台燃气轮机的最大发电功率和最小发电功率；
Figure FDA00030476379600000219
分别表示第n台燃气轮机的上、下爬坡率；
Figure FDA00030476379600000220
分别表示第n台燃气轮机在时间段t-1内的最短开、关机时间；
Figure FDA00030476379600000221
分别表示第n台燃气轮机在时间段t内的最短开机、关机时间；
Figure FDA00030476379600000222
分别表示n第台燃气轮机在t时段开机、关机的费用；
(3)热电联产机组模型
Figure FDA0003047637960000031
Figure FDA0003047637960000032
Figure FDA0003047637960000033
Figure FDA0003047637960000034
Figure FDA0003047637960000035
Figure FDA0003047637960000036
Figure FDA0003047637960000037
Figure FDA0003047637960000038
Figure FDA0003047637960000039
式中,
Figure FDA00030476379600000310
表示CHP机组在时段t的产热量；
Figure FDA00030476379600000311
分别表示第p台溴冷机的烟气回收率、第p台微型燃气轮机在时段t的发电效率和散热损失率；
Figure FDA00030476379600000312
为第p台溴冷机的产热参数；
Figure FDA00030476379600000313
表示第P台CHP机组在时间段t的用气功率；
Figure FDA00030476379600000314
表示第P台CHP机组在t时间段的电功率；
Figure FDA00030476379600000315
表示第P台CHP机组在t-1时间段的电功率；
Figure FDA00030476379600000316
表示第P台CHP机组在t时间段的开关机状态，
Figure FDA00030476379600000317
表示第P台CHP机组在t-1时段的开关机状态，开机时是1，关机时是0；
Figure FDA00030476379600000318
分别表示CHP机组一次启、停的费用；
Figure FDA00030476379600000319
分别表示第P台CHP机组的最大耗电功率和最小耗电功率；
Figure FDA00030476379600000320
分别表示第P台CHP机组的上、下爬坡率；
Figure FDA00030476379600000321
分别表示第P台CHP机组在时间段t-1内的最短开、关机时间；
Figure FDA00030476379600000322
分别表示第P台CHP机组在时间段t内的最短开机、关机时间；
Figure FDA00030476379600000323
分别表示P第台CHP机组在t时段开机、关机的费用；
(4)电锅炉模型
Figure FDA00030476379600000324
Figure FDA00030476379600000325
Figure FDA0003047637960000041
Figure FDA0003047637960000042
Figure FDA0003047637960000043
Figure FDA0003047637960000044
Figure FDA0003047637960000045
Figure FDA0003047637960000046
式中，
Figure FDA0003047637960000047
表示第k台电锅炉在t时段的产热功率；
Figure FDA0003047637960000048
表示第k台电锅炉在t时段的耗电功率；
Figure FDA0003047637960000049
表示第k台电锅炉的热电转换率；
Figure FDA00030476379600000410
表示第k台电锅炉在t-1时段的产热功率；
Figure FDA00030476379600000411
分别表示第k台电锅炉在t时段开机、关机的费用；
Figure FDA00030476379600000412
表示第k台电锅炉在t时间段的开关机状态，
Figure FDA00030476379600000413
表示第k台电锅炉在t-1时段的开关机状态，开机时是1，关机时是0；
Figure FDA00030476379600000414
分别表示电锅炉一次启、停的费用；
Figure FDA00030476379600000415
分别表示第k台电锅炉的最大产热功率和最小产热功率；
Figure FDA00030476379600000416
分别表示第k台电锅炉的上、下爬坡率；
Figure FDA00030476379600000417
分别表示第k台电锅炉在时间段t-1的最短开、关机时间；
Figure FDA00030476379600000418
分别表示第k台电锅炉在时间段t内的最短开机、关机时间；
(5)电动汽车模型
Figure FDA00030476379600000419
Figure FDA00030476379600000420
Figure FDA00030476379600000421
Figure FDA00030476379600000422
Figure FDA00030476379600000423
Figure FDA00030476379600000424
式中，
Figure FDA00030476379600000425
分别代表第l台电动汽车在时间段t的充、放电功率；
Figure FDA00030476379600000426
表示第l辆电动汽车在时段t的充电状态，充电时为1，否则为0；
Figure FDA00030476379600000427
表示第l辆电动汽车在时段t的放电状态，放电时为1，否则为0；
Figure FDA0003047637960000051
分别代表电动汽车的额定充电和放电功率；
Figure FDA0003047637960000052
表示第l辆电动汽车在时段t的电池荷电状态；
Figure FDA0003047637960000053
表示第l辆电动汽车在时段t+1的电池荷电状态；αev,c、αev,d分别表示电动汽车的充、放电效率；
Figure FDA0003047637960000054
表示电动汽车的电池容量；△t表示调度时间间隔；
Figure FDA0003047637960000055
分别表示电动汽车电池荷电状态的下界和上界；
Figure FDA0003047637960000056
表示第l辆电动汽车离开时的期望电池荷电状态，
Figure FDA0003047637960000057
表示第l辆电动汽车离开时的实际电池荷电状态。
4.根据权利要求1所述的考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法，其特征在于，所述步骤3中储能设备模型具体如下：
(1)储气设备模型
储气设备模型包括储气设备储/放气约束、容量约束和储气设备容量计算式：
Figure FDA0003047637960000058
Figure FDA0003047637960000059
Figure FDA00030476379600000510
式中，
Figure FDA00030476379600000511
表示储气装置在时段t的储存/释放天然气功率；GGS,min表示储气装置的最小储存/释放天然气功率，GGS,max表示储气装置的最大储存/释放天然气气功率；
Figure FDA00030476379600000512
为储气设备在时段t内的储气量；
Figure FDA00030476379600000513
为储气设备在时段t-1内的储气量；SGS,min、SGS,max分别表示储气装置的最小和最大储气量；αSGS表示储气设备自耗率；△t表示调度时间间隔；
(2)热储能模型
储热设备模型包括储热设备储/放热约束、容量约束和储热设备容量计算式：
Figure FDA00030476379600000514
Figure FDA00030476379600000515
Figure FDA00030476379600000516
式中，
Figure FDA00030476379600000517
表示储热设备在时段t的储/放热功率；HHS,min表示储热设备最小储/放热功率，HHS,max表示储热设备最大储/放热功率；
Figure FDA00030476379600000518
为时段t内的储热量；
Figure FDA0003047637960000061
为时段t-1内的储热量；SHS,min、SHS,max分别表示储热装置的最小、最大储热量；αSHS为储热设备自耗率；△t表示调度时间间隔。
5.根据权利要求1所述的考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法，其特征在于，所述步骤4中考虑可中断和可转移电负荷的电需求响应模型具体如下：
Pt DR＝Pt DR,inter+Pt DR,shift
Figure FDA0003047637960000062
Figure FDA0003047637960000063
Figure FDA0003047637960000064
Figure FDA0003047637960000065
Pt DR≥Pt LD,fore-Pt LD,max
式中，Pt DR表示时段t的需求侧响应负荷；Pt DR,inter表示时段t的可中断负荷，Pt DR,shift表示时段t的可转移负荷，正值表示转出可转移负荷，负值表示转入可转移负荷；
Figure FDA0003047637960000066
表示时段t内允许的最大可中断电负荷比例；
Figure FDA0003047637960000067
表示时段t内允许的最大可转移电负荷比例；Pt LD,fore表示时段t的电负荷预测值；Pinter,max表示系统调度时间段内允许的最大中断负荷功率；Pt LD,max表示系统允许的最大电负荷。
6.根据权利要求1所述的考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法，其特征在于，所述步骤5中微能源网日前经济调度模型的目标函数和约束具体如下：
(1)目标函数：微能源网日前经济调度模型以系统运行总成本最小为目标函数，其中，运行总成本包含购电费、购气费和机组启停成本，考虑风光消纳与电、热负荷平衡约束，并把弃风、弃光、失负荷惩罚费用加入目标函数中，同时把电网售电、气网售气的收益和需求响应可中断负荷补偿费用加入目标函数中，即：
Figure FDA0003047637960000071
其中，
Figure FDA0003047637960000072
Figure FDA0003047637960000073
Figure FDA0003047637960000074
Figure FDA0003047637960000075
Figure FDA0003047637960000076
Figure FDA0003047637960000077
Figure FDA0003047637960000078
Figure FDA0003047637960000079
Figure FDA00030476379600000710
式中，t表示调度时间段；Nt代表整个调度时间；
Figure FDA00030476379600000711
表示时段t的购电费用，
Figure FDA00030476379600000712
表示时段t的购气费用；
Figure FDA00030476379600000713
表示时段t的售电收益，
Figure FDA00030476379600000714
表示时段t的售气收益；
Figure FDA00030476379600000715
分别表示第P台CHP机组时段t的启、停费用，NCHP表示热电联产机组的总台数；
Figure FDA00030476379600000716
分别表示第k台电锅炉时段t的启、停费用，NEB表示电锅炉的总台数；
Figure FDA00030476379600000717
分别表示时段t的弃风、光惩罚费用；
Figure FDA00030476379600000718
分别表示时段t的失电、热负荷惩罚费用；
Figure FDA00030476379600000719
表示需求响应可中断电负荷的补偿成本；
Figure FDA00030476379600000720
分别表示时段t的单位买电、买气、卖电、卖气的价格；Pt in、
Figure FDA00030476379600000721
Pt out、
Figure FDA00030476379600000722
分别表示时段t的购电、购气、售电、售气的功率；
Figure FDA00030476379600000723
为时段t的单位弃风惩罚价格，NWT为园区内风机的数量，
Figure FDA00030476379600000724
为第i台风机在t时间段的弃风功率，△t为调度时间间隔；
Figure FDA00030476379600000725
为时段t的单位弃光惩罚价格，NPV为园区内光伏电池的数量，
Figure FDA00030476379600000726
为第j台光伏电池在t时间段的弃光功率；
Figure FDA00030476379600000727
为时段t的单位失电负荷惩罚价格，Pt loss为时段t的失电负荷功率；
Figure FDA0003047637960000081
为时段t的单位失热负荷惩罚价格，
Figure FDA0003047637960000082
为时段t的失热负荷功率；
Figure FDA0003047637960000083
为时间段t的单位可中断电负荷的补偿价格；Pt DR,inter为t时段的可中断电负荷功率；
(2)能量平衡约束
微能源网日前经济调度模型的能量平衡约束包含电量平衡约束、电负荷平衡约束、热量平衡约束、热负荷平衡约束和天然气平衡约束：
Figure FDA0003047637960000084
Pt LDR＝Pt LD+Pt loss
Figure FDA0003047637960000085
Figure FDA0003047637960000086
式中，NGT、NP2G和NEV分别表示燃气轮机、电转气设备和电动汽车的数量；
Figure FDA0003047637960000087
为第i台风机在时段t的出力；
Figure FDA0003047637960000088
为第j台光伏电池在时段t的出力；Pt LDR表示考虑电需求响应后时段t的电负荷；
Figure FDA0003047637960000089
表示考虑需求响应后时段t的园区热负荷；
Figure FDA00030476379600000810
表示时段t园区需求响应热负荷；
Figure FDA00030476379600000811
表示时段t的失热负荷功率；αheat为供热网络的热能利用比例；
Figure FDA00030476379600000812
分别表示第P台CHP机组在时段t的产热功率和第k台电锅炉在时段t的产热功率；
Figure FDA00030476379600000813
表示储热设备在时段t的储/放热功率，大于0表示储存热量，小于0表示释放热量；αHS表示储热装置的储/放热效率；
Figure FDA00030476379600000814
表示储热装置的储/放热功率；
Figure FDA00030476379600000815
分别表示向上级气网购买、售出的气功率；
Figure FDA00030476379600000816
表示第m台电转气设备时段t的制气功率；
Figure FDA00030476379600000817
表示第P台CHP机组时段t的耗气功率；
Figure FDA00030476379600000818
表示第n台燃气轮机时段t的耗气功率；
Figure FDA00030476379600000819
为储气设备在时段t的储/放气功率，αGS表示储气装置的储/放气效率；
(3)功率交换约束
功率交换约束包括微电网与上级电网购电功率约束、微电网向上级电网售电功率约束、微电网向上级气网购气功率约束和微电网向上级气网售气功率约束：
Pin,min≤Pt in≤Pin,max
Pout,min≤Pt out≤Pout,max
Figure FDA0003047637960000091
Figure FDA0003047637960000092
式中，Pt in表示向上级电网购电功率；Pin,min、Pin,max分别表示最小、最大购电功率；Pt out表示向上级电网售电功率；Pout,min、Pout,max分别为最小、最大售电功率；
Figure FDA0003047637960000093
表示向上级气网购气功率；Gin,min、Gin,max分别表示最小、最大购气功率；
Figure FDA0003047637960000094
表示向上级气网售气功率；Gout,min、Gout,max分别表示最小、最大售气功率；
(4)失电、热负荷约束
0≤Pt loss≤αpPt LD,fore
Figure FDA0003047637960000095
式中，αp代表最大允许失电负荷比重；Pt loss表示失电负荷功率；Pt LD,fore表示园区在时段t内的电负荷预估值；αh表示最大允许失热负荷比重；
Figure FDA0003047637960000096
表示失热负荷功率；
Figure FDA0003047637960000097
表示园区在时段t内的热负荷预测值。
7.根据权利要求1所述的考虑高比例新能源消纳的微能源网日前经济调度方法，其特征在于，步骤6所述微能源网设备参数包括电转气设备、燃气机组、热电联产机组、电锅炉、电动汽车、风力发电机和光伏电池的数量、容量以及出力上下限；所述微能源网运行参数包括向上级网络购入、售出能源的价格、设备的各种运行参数、负荷侧需求响应限值以及电、热负荷预测数据。
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