利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2020111634896
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种电热综合能源系统调度方法,其特征在于,包括:确定电热综合能源系统的组成结构及各组成结构模型,所述电热综合能源系统包括常规火电机组、风电机组、热电联产机组、利用风电机组弃风供暖的蓄热式电锅炉、提取蓄热式电锅炉、热电联产机组多余热能的储热装置;

针对风电机组出力不确定性,通过场景技术综合考虑各场景下出力来模拟不确定性,确定风电出力场景概率;

根据所述电热综合能源系统的组成结构模型,确定以综合能源经济收益最大的电热综合能源优化调度模型;

建立模糊‑WCVaR优化模型;

根据所述电热综合能源优化调度模型和所述风电出力场景概率采用所述模糊‑WCVaR优化框架进行优化,建立模糊‑WCVaR电热综合能源系统收益‑风险优化模型;

对所述模糊‑WCVaR电热综合能源系统收益‑风险优化模型进行求解,确定电热综合能源系统的组成结构及各组成结构模型的调度方案;

所述常规火电机组模型:

其中,NG表示常规火电机组的台数; 表示发电功率成本函数,单位:$/KW·h; 表示常规机组i在t时段的发电功率;

所述热电联产机组模型:

其中,NCHP为热电联产机组的台数; 表示成本函数,单位:$/KW·h; 表示热电联产机组j在t时段的发电功率,单位:KW·h;

所述蓄热式电锅炉模型:

其中,NEB表示蓄热式电锅炉总数;Ca为上网电价,单位:$/MWh;Cz为折扣电价,单位:$/MWh; 为t时段蓄热式电锅炉用电量,单位:KW·h;蓄热式电锅炉用电功率 包括供暖时段的用电功率 以及蓄热时段的用电功率 单位:KW·h;

其中供暖时段的用电量可以表示为:式中,W和Th分别为系统规定的采热指标和蓄热式电锅炉的供暖时间,单位:h;η1和η2分别为蓄热式电锅炉的产热效率和供热系统的损耗;

蓄热式电锅炉供暖时段的用电功率可以表示为:当蓄热式电锅炉在负荷低谷时段Ts蓄热时,用电功率可以表示为:蓄热式电锅炉用电功率Pmt可以表示为:所述弃风成本模型:

其中,λL为惩罚因子, 为第n个风电机组在t时刻的实际调度风电功率,单位:KW·h,为第n个风电机组在t时刻的预测风电,单位:KW·h;

所述与主网交互收益模型:

其中,xα(t),xβ(t)分别为t时刻系统向主网售电和购电量,αt,βt分别为t时刻系统的购电和售电价格, 为t时刻与主网的交互电量;

所述电热综合能源优化调度模型为:FE=F1‑FG‑FCHP‑FEB‑FW其中,FE为期望收益,F1为主网交互收益、FG为常规火电机组运行成本、FCHP为热电联产机组成本、FEB为蓄热式电锅炉的用电成本,FW为弃风成本;

所述模糊‑WCVaR优化模型为:其中,VWCVaR‑β(x)为调度的WCVaR, NΩ为集合中场景总数,f(x,y)为损失函数,β∈(0,1),β为置信水平,α为阈值, 为部分掌握的随机变量分布信息集合;

所述根据所述电热综合能源优化调度模型和所述风电出力场景概率采用所述模糊‑WCVaR优化框架进行优化,建立模糊‑WCVaR电热综合能源系统收益‑风险优化模型,具体包括:

根据所述电热综合能源优化调度模型和所述风电出力场景概率,构建模糊‑WCVaR电热综合能源调度方案调度运行的收益最大化和最差条件风险损失值最小为目标的优化模型:其中,FE为期望收益,VWCVaR‑β(x)为调度的WCVaR,F1为主网交互收益,FG为常规火电机组的成本,FCHP为热电联产机组的成本,FEB为蓄热式电锅炉成本,FW为弃风成本,π(w)为场景概率, NΩ为集合中场景总数,f(x,y)为损失函数,β∈(0,1),β为置信水平,α为阈值, 为部分掌握的随机变量分布信息集合;

其中所述电热综合能源优化调度模型的约束条件为:(1)电力网络约束

a.功率平衡约束

式中, 为t时段系统的用电负荷;

b.常规火电机组约束

式中, 分别为常规火电机组i在t时刻的最大发电功率、最小发电功率;

c.热电联产机组约束

式中, 分别为热电联产机组j在t时刻的出力上下限;

d.风电机组约束

式中, 为风电的预测出力值;

(2)热力网络约束

a.热功率平衡约束

式中, 分别为t时刻热电联产机组、蓄热式电锅炉和储热装置的供热功率; 为t时刻系统的热负荷;

b.热电联产机组电热耦合约束式中, 为热电联产机组j的电热转化效率;

c.蓄热式电锅炉约束

式中, 为蓄热式电锅炉m的电热转化效率;

d.储热装置约束

max

式中,S 为储热装置储热容量,储热装置的储热功率 和放热功率 受换热器换热功率的限制,不超过换热器最大功率 该约束反映的是对储热装置热传递速率的限制。

2.根据权利要求1所述的电热综合能源系统调度方法,其特征在于,所述对所述模糊‑WCVaR电热综合能源系统收益‑风险优化模型进行求解,确定电热综合能源系统的组成结构及各组成结构模型的调度方案,具体包括:采用分组一致性算法对所述模糊‑WCVaR电热综合能源系统收益‑风险优化模型进行求解,确定电热综合能源系统的组成结构及各组成结构模型的调度方案。

3.一种电热综合能源系统调度系统,其特征在于,包括:电热综合能源系统组成结构模型确定模块,用于确定电热综合能源系统的组成结构及各组成结构模型,所述电热综合能源系统包括常规火电机组、风电机组、热电联产机组、利用风电机组弃风供暖的蓄热式电锅炉、提取蓄热式电锅炉、热电联产机组多余热能的储热装置;

风电出力场景概率确定模块,用于针对风电机组出力不确定性,通过场景技术综合考虑各场景下出力来模拟不确定性,确定风电出力场景概率;

电热综合能源优化调度模型建立模块,用于根据所述电热综合能源系统的组成结构模型,确定以综合能源经济收益最大的电热综合能源优化调度模型;

模糊‑WCVaR优化模型建立模块,用于建立模糊‑WCVaR优化模型;

模糊‑WCVaR电热综合能源系统收益‑风险优化模型建立模块,用于根据所述电热综合能源优化调度模型和所述风电出力场景概率采用所述模糊‑WCVaR优化框架进行优化,建立模糊‑WCVaR电热综合能源系统收益‑风险优化模型;

调度方案确定模块,用于对所述模糊‑WCVaR电热综合能源系统收益‑风险优化模型进行求解,确定电热综合能源系统的组成结构及各组成结构模型的调度方案;

所述常规火电机组模型:

其中,NG表示常规火电机组的台数; 表示发电功率成本函数,单位:$/KW·h; 表示常规机组i在t时段的发电功率;

所述热电联产机组模型:

其中,NCHP为热电联产机组的台数; 表示成本函数,单位:$/KW·h; 表示热电联产机组j在t时段的发电功率,单位:KW·h;

所述蓄热式电锅炉模型:

其中,NEB表示蓄热式电锅炉总数;Ca为上网电价,单位:$/MWh;Cz为折扣电价,单位:$/MWh; 为t时段蓄热式电锅炉用电量,单位:KW·h;蓄热式电锅炉用电功率 包括供暖时段的用电功率 以及蓄热时段的用电功率 单位:KW·h;

其中供暖时段的用电量可以表示为:式中,W和Th分别为系统规定的采热指标和蓄热式电锅炉的供暖时间,单位:h;η1和η2分别为蓄热式电锅炉的产热效率和供热系统的损耗;

蓄热式电锅炉供暖时段的用电功率可以表示为:当蓄热式电锅炉在负荷低谷时段Ts蓄热时,用电功率可以表示为:蓄热式电锅炉用电功率Pmt可以表示为:所述弃风成本模型:

其中,λL为惩罚因子, 为第n个风电机组在t时刻的实际调度风电功率,单位:KW·h,为第n个风电机组在t时刻的预测风电,单位:KW·h;

所述与主网交互收益模型:

其中,xα(t),xβ(t)分别为t时刻系统向主网售电和购电量,αt,βt分别为t时刻系统的购电和售电价格, 为t时刻与主网的交互电量;

所述电热综合能源优化调度模型为:FE=F1‑FG‑FCHP‑FEB‑FW其中,FE为期望收益,F1为主网交互收益、FG为常规火电机组运行成本、FCHP为热电联产机组成本、FEB为蓄热式电锅炉的用电成本,FW为弃风成本;

所述模糊‑WCVaR优化模型为:其中,VWCVaR‑β(x)为调度的WCVaR, NΩ为集合中场景总数,f(x,y)为损失函数,β∈(0,1),β为置信水平,α为阈值, 为部分掌握的随机变量分布信息集合;

所述模糊‑WCVaR电热综合能源系统收益‑风险优化模型建立模块,具体包括:模糊‑WCVaR电热综合能源系统收益‑风险优化模型建立单元,用于根据所述电热综合能源优化调度模型和所述风电出力场景概率,构建模糊‑WCVaR电热综合能源调度方案调度运行的收益最大化和最差条件风险损失值最小为目标的优化模型:其中,FE为期望收益,VWCVaR‑β(x)为调度的WCVaR,F1为主网交互收益,FG为常规火电机组的成本,FCHP为热电联产机组的成本,FEB为蓄热式电锅炉成本,FW为弃风成本,π(w)为场景概率, NΩ为集合中场景总数,f(x,y)为损失函数,β∈(0,1),β为置信水平,α为阈值, 为部分掌握的随机变量分布信息集合;

其中所述电热综合能源优化调度模型的约束条件为:电力网络约束

a.功率平衡约束

式中, 为t时段系统的用电负荷;

b.常规火电机组约束

式中, 分别为常规火电机组i在t时刻的最大发电功率、最小发电功率;

c.热电联产机组约束

式中, 分别为热电联产机组j在t时刻的出力上下限;

d.风电机组约束

式中, 为风电的预测出力值;

(2)热力网络约束

a.热功率平衡约束

式中, 分别为t时刻热电联产机组、蓄热式电锅炉和储热装置的供热功率; 为t时刻系统的热负荷;

b.热电联产机组电热耦合约束式中, 为热电联产机组j的电热转化效率;

c.蓄热式电锅炉约束

式中, 为蓄热式电锅炉m的电热转化效率;

d.储热装置约束

max

式中,S 为储热装置储热容量,储热装置的储热功率 和放热功率 受换热器换热功率的限制,不超过换热器最大功率 该约束反映的是对储热装置热传递速率的限制。

4.根据权利要求3所述的电热综合能源系统调度系统,其特征在于,所述调度方案确定模块,具体包括:

调度方案确定单元,用于采用分组一致性算法对所述模糊‑WCVaR电热综合能源系统收益‑风险优化模型进行求解,确定电热综合能源系统的组成结构及各组成结构模型的调度方案。