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专利号: 2021111358015
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:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于区域级综合能源系统能量互动的优化调度方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、获取综合能源系统内各个能源枢纽供应电能、热能、冷能负荷的效用函数初始参数和能源零售价格初始参数,获取能源枢纽内部各机组能源转换效率,获取从外部电网和天然气公司购买电能、天然气的批发价格;

S2、根据不同能源类型效用函数及零售价格确定各个能源枢纽内用户的收益函数,确定能源枢纽负荷波动量求解公式;

S2中,确定各个能源枢纽内用户的收益函数,具体包括以下步骤:电能效用函数根据如下公式确定:

式中,t表示一天中任一时段,k表示能源枢纽,i表示用户,e表示电能, 表示第k个能源枢纽中第i个用户在时段t的电能收益, 表示用户i在时段t的电能消耗, 表示用户ie在时段t增加用电意愿参数,α为正参数;

冷热能效用函数与温度的关系根据如下公式确定:

根据Fanger热舒适模型,将PPD拟合成与温度相关的二次函数,根据温度与能耗的关系得到效用函数与冷热能的关系:

4 2

PPD=100‑95×exp[‑(0.03353×PMV+0.2179×PMV)]式中,PMV表示表征人体热反应的预测平均投票数,与Tt,h、Tt,c有关,PPD表示人体对热和冷环境不满意者百分数, 分别表示第k个能源枢纽中第i个用户在时段t的热能、冷能收益, 分别表示用户i在时段t热能、冷能消耗,βh1、βh2、βh3、βc1、βc2、βc3分别表示成本拟合系数,γh、γc分别表示温度与能耗转换系数,Tt,hi、Tt,ci分别用户i表示热力负荷、制冷负荷在时段t的目标温度,Tt,hi0、Tt,ci0分别表示用户i热力负荷、制冷负荷在时段t的初始温度;

能源枢纽k与用户间能源零售价格根据如下公式确定:m

式中,m表示能源类型, 表示在时段t能源零售价格,λ 表示弹性价格参数, 表示能源枢纽k内部的nk个用户在时段t负荷m总能耗, 表示基本价格;

第k个能源枢纽中第i个用户在时段t的总收益根据如下公式确定:令收益函数分别对 Tt,hi、Tt,ci求二阶偏导:S3、根据能源枢纽负荷波动量和电能、天然气批发价格,通过能源枢纽价格协商确定能源枢纽间互动的能源价格;

S4、根据所述能源枢纽负荷波动量和能源枢纽间互动的能源价格确定能源枢纽优化调度目标函数;

S4中,确定能源枢纽优化调度目标函数,具体包括以下步骤:根据如下公式确定能源枢纽优化调度目标函数:

其中,

式中,t表示一天中任一时段,T表示能源枢纽间能量互动总时段,M表示能源类型集合,包括能源枢纽间互动的电能和天然气,j表示与第k个能源枢纽进行能量互动的能源枢纽,uk表示第k个能源枢纽的收益函数, 表示在时段t能源枢纽对负荷波动部分能源零售价格, 表示时段t负荷m价格波动值, 表示能源枢纽k和j在时段t互动的用于电力负荷供应的电能, 表示能源枢纽k和j在时段t互动的输入电热泵的电能, 表示能源枢纽k和j在时段t互动的输入空调系统的电能, 表示能源枢纽k和j在时段t互动的的天然气, 表示在时段t互动的电能价格, 表示在时段t互动的天然气价格;

S5、根据目标函数和约束条件确定能源枢纽间可互动能量的分配,能源枢纽内部机组出力情况以及能源枢纽的收益。

2.根据权利要求1所述的一种基于区域级综合能源系统能量互动的优化调度方法,其特征在于:S1中,所述效用函数初始参数包括用户增加用能意愿、室内初始温度;所述能源零售价格初始参数包括弹性价格系数及基本能源价格。

3.根据权利要求1所述的一种基于区域级综合能源系统能量互动的优化调度方法,其特征在于:S2中,确定能源枢纽负荷波动量求解公式,具体包括以下步骤:能源枢纽k供应的电力总负荷波动量根据如下公式确定:将上式从1加到nk并令其等于0,确定如下公式:

式中, 表示第k个能源枢纽中nk个用户在时段t的总电力负荷最优能耗, 表示第k个能源枢纽中第i个用户在时段t的电力负荷波动量, 表示第i个用户在时段t的用电意愿变化量,nk表示第k个能源枢纽中包含nk个用户;

能源枢纽k在时段t供应的热力总负荷波动量根据如下公式确定:将上式从1加到nk并令其等于0,确定如下公式:

式中, 表示第k个能源枢纽中nk个用户在时段t总热力负荷最优能耗, 表示第k个能源枢纽中第i个用户在时段t的热力负荷波动量, 表示第k个能源枢纽中第i个用户在时段t的热力负荷目标温度波动量,ΔTt,hi0表示k个能源枢纽中第i个用户在时段t的热力负荷初始温度波动量;

能源枢纽k在时段t供应的制冷总负荷波动量根据如下公式确定:式中, 表示第k个能源枢纽中nk个用户在时段t总制冷负荷最优能耗, 表示第k个能源枢纽中第i个用户在时段t的制冷负荷波动量, 表示第k个能源枢纽中第i个用户在时段t的制冷负荷目标温度波动量,ΔTt,ci0表示k个能源枢纽中第i个用户在时段t的制冷负荷初始温度波动量。

4.根据权利要求1所述的一种基于区域级综合能源系统能量互动的优化调度方法,其特征在于:S3中,确定能源枢纽间互动的能源价格,具体包括以下步骤:根据如下公式确定在时段t参与价格协商的能源枢纽k和j的收益函数:式中,Ut,k、Ut,j分别表示在时段t参与价格协商的能源枢纽k和j的收益, 表示在时段t参与价格协商的能源枢纽k和j互动的能量, 表示在时段t能源m的价格协商值,表示在时段t能源枢纽从外网购买能源m的价格, 表示在时段t能源枢纽将剩余能源m出售给外网能源价格;

EHk与EHj之间价格协商最优值确定过程如下,为简化证明过程,忽略时间t;

收益函数可行域如下:

式中, 表示能源最小交易价格,即能源枢纽将剩余能源出售给外部能源网络的价格,表示能源最大交易价格,即能源枢纽将从外部能源网络购买能源的价格;从EH收益函数k可看出,F是R上的闭子集;证明F为凸集,从收益可行域集F任取两个元素则

引入加权系数θ∈(0,1),根据如下公式确定关于 和 的加权函数 其对应的价格为

k

由于 通过证明可得 因此,F为R的一个闭

且凸的子集;

根据如下公式确定能源枢纽k和j在时段t价格协商目标函数:式中,Vt,k表示在时段t参与者k的效用函数,Vt,j表示在时段t参与者j的效用函数;

根据如下公式确定在时段t能源枢纽k和j互动的能源价格:式中, 表示在时段t互动的能源价格;

根据如下公式确定在时段t能源枢纽互动双方收益:

5.根据权利要求1所述的一种基于区域级综合能源系统能量互动的优化调度方法,其特征在于:S5中,确定约束条件,具体包括以下步骤:根据如下公式确定能源枢纽通过互动能量保持供需实时平衡约束:式中,j表示与能源枢纽k互动的其他能源枢纽,K表示所有能源枢纽, 表示电热泵机组在时段t产生的热能, 表示空调系统在时段t产生的冷能, 表示燃气轮机在时段t产生的电能, 表示余热锅炉在时段t产生的热能, 表示吸收式制冷机在时段t产生的冷能; 表示能源枢纽k在时段t所有电力负荷波动量, 表示能源枢纽k在时段t所有热力负荷波动量, 表示能源枢纽k在时段t所有制冷负荷波动量;

根据如下公式确定冷热电联产机组CCHP运行约束:式中,ηg‑e表示燃气轮机转换效率,ηHPR表示热电比,ηb‑l表示余热锅炉转换效率,ηl‑c表示吸收式制冷机转换效率, 分别表示燃气轮机机组电能、热能、冷能出力上下限约束;

根据如下公式确定电热泵机组运行约束:

式中,ηe‑h表示电热泵转换效率, 分别表示电热泵机组出力上下限约束;

根据如下公式确定空调系统机组运行约束:

式中,ηe‑h表示空调系统转换效率, 分别表示空调系统机组出力上下限约束。