[發(fā)明專利]一種多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710723774.0
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107290968B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李兵;牛洪海;陳俊;耿欣;婁清輝;高元
• 申請（專利權(quán)）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
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本發(fā)明公開了一種多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法，通過分層調(diào)控機(jī)制實(shí)現(xiàn)對綜合能源系統(tǒng)冷熱電多能流的優(yōu)化控制，其中優(yōu)化調(diào)度層以運(yùn)行成本最小為目標(biāo)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行約束條件，結(jié)合冷熱電負(fù)荷需求進(jìn)行日前計劃優(yōu)化，協(xié)調(diào)控制層根據(jù)優(yōu)化調(diào)度層得到的日前負(fù)荷計劃，結(jié)合系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行情況，得到冷熱電實(shí)時負(fù)荷指令，通過實(shí)時控制層下發(fā)給綜合能源系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的自動控制系統(tǒng)。通過本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)日前與實(shí)時兩個時間尺度的協(xié)調(diào)調(diào)度與控制，消除能源需求不確定性和負(fù)荷預(yù)測誤差給系統(tǒng)優(yōu)化帶來的不利影響，實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，從而提高系統(tǒng)的能源利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源運(yùn)行與控制領(lǐng)域，主要涉及一種用于多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)中，冷、熱、電、氣往往相互獨(dú)立設(shè)計、運(yùn)行和控制，不同的供能、用能系統(tǒng)主體不能進(jìn)行整體上的協(xié)調(diào)、配合和優(yōu)化，導(dǎo)致能源整體利用率不高。多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)特指在規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行等過程中，通過對冷、熱、電、氣多種能源的生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)換、存儲、消費(fèi)等環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)與優(yōu)化后所形成的能源產(chǎn)供銷一體化系統(tǒng)，一方面實(shí)現(xiàn)了能源的梯級利用，提高能源的綜合利用水平，另一方面利用各個能源系統(tǒng)之間在時空上的耦合機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對多種能源的綜合管理與協(xié)調(diào)互補(bǔ)。

目前國內(nèi)外對多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的研究多集中于宏觀層面，如系統(tǒng)規(guī)劃、功能架構(gòu)、技術(shù)形態(tài)等，部分學(xué)者借鑒微電網(wǎng)的控制理論以及大電網(wǎng)的調(diào)度理論，開展綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行研究，但主要只研究其中兩種能量耦合并使用了一致的優(yōu)化周期，優(yōu)化方法和傳統(tǒng)方法較為一致，多能流、多時間尺度的特性沒有充分體現(xiàn)，同時鮮見關(guān)于多能流實(shí)時協(xié)調(diào)控制的研究，無法解決日前調(diào)度因負(fù)荷預(yù)測誤差帶來的影響。

因此需要研究綜合能源系統(tǒng)中不同能流的互補(bǔ)性、靈活性以及不同優(yōu)化周期對多能流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的影響，同時開展多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的研究，以保障系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于提供一種多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法，根據(jù)綜合能源系統(tǒng)多能流多時間尺度的特性，設(shè)計一種分層協(xié)調(diào)控制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)冷熱電多能流日前與實(shí)時兩個時間尺度的協(xié)調(diào)調(diào)度與控制，消除能源需求不確定性和負(fù)荷預(yù)測誤差給系統(tǒng)優(yōu)化帶來的不利影響，實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：一種綜合互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方法，其特征在于該方法通過分層調(diào)控機(jī)制實(shí)現(xiàn)對多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化控制，其中上層為優(yōu)化調(diào)度層，中間層為協(xié)調(diào)控制層，底層為實(shí)時控制層。

所述多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)通過整合某一區(qū)域范圍內(nèi)多種供能資源實(shí)現(xiàn)冷熱電多能協(xié)調(diào)供應(yīng)，以達(dá)到提高能源利用效率、減少系統(tǒng)排放的目標(biāo)，包括供能設(shè)備、儲能設(shè)備和輔助供能設(shè)備；

所述優(yōu)化調(diào)度層根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，以綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行成本最小為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行約束條件，結(jié)合預(yù)測的可再生能源發(fā)電功率、用戶冷熱電負(fù)荷需求進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，確定綜合能源系統(tǒng)中冷熱電計劃指令；

所述協(xié)調(diào)控制層根據(jù)優(yōu)化調(diào)度層得到的冷熱電計劃指令，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行情況，得到綜合能源系統(tǒng)中冷熱電實(shí)時負(fù)荷指令；

所述實(shí)時控制層一方面將協(xié)調(diào)控制層運(yùn)算得到的指令發(fā)送給綜合能源系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的自動控制系統(tǒng)，另一方面采集相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，上傳到協(xié)調(diào)控制層與優(yōu)化調(diào)度層。

進(jìn)一步的，所述優(yōu)化調(diào)度層優(yōu)化調(diào)度為日前調(diào)度，調(diào)度周期T₁為15min，一天96個點(diǎn)。所述優(yōu)化調(diào)度層優(yōu)化調(diào)度優(yōu)化過程包括以下步驟：

(1)建立系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為：

(2)建立系統(tǒng)的供能、儲能和輔助供能設(shè)備模型，確定優(yōu)化模型約束條件。

(3)根據(jù)未來24小時冷熱電負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，對上述模型進(jìn)行求解，形成冷熱電負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度計劃。