[發明專利]一種多能源網絡的低碳優化調度方法及系統

在審

• 申請號: 201711292668.8
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107862419A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 梅生偉;魏韡;李瑞;劉鋒;陳來軍;方宇娟
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王戈

技術領域

本發明涉及多能源網絡的運行調控領域，特別是涉及一種多能源網絡的低碳優化調度方法及系統。

背景技術

在當前環境氣候挑戰不斷加劇、節能減排形勢日益嚴峻的背景下，實現能源需求供應的低碳化迫在眉睫。從終端需求來看，熱能和電能是最主要的能源需求形式，占終端能源需求的60％以上。一方面，當前終端電能需求主要由區域配電網(Power Distribution Network,PDN)供給，PDN可有效融合主動配電網、微電網等技術，高效接納分布式可再生能源機組，實現電力供應的清潔化。另一方面，結合熱泵、生物質、光熱等技術，區域集中式供熱系統(District Heating Network，DHN)日漸成為實現熱能供應清潔化的主要手段之一。特別地，在能源互聯網背景下，隨著電氣化供熱技術的普及與能源網絡互聯進程的深入，PDN、DHN等能源網絡將緊密耦合，形成更具運行靈活性的多能源網絡。實現該類多能源網路的節能減排優化調度是發揮其靈活性的必要手段。

盡管目前已有涉及區域電網節能減排調度或區域供熱管網節能減排優化調度的研究，但對于多能源網路的節能減排優化調度研究還很鮮見。節能減排優化調度是發揮多能源網絡低碳環保優勢的重要措施，目前常用的加權平均法等手段往往具有較強主觀性。特別地，多能源網絡運行靈活性更強，網絡特性更為復雜，用于區域電網節能減排調度或區域供熱管網節能減排優化調度方式不適用于多能源網絡節能減排的調度，因此多能源網絡的節能減排優化調度更具挑戰。

發明內容

本發明的目的是提供一種多能源網絡的低碳優化調度方法及系統，以解決傳統調度方法主觀性強且不適用于多能源網絡的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種多能源網絡的低碳優化調度方法，所述方法包括：

采用支路潮流模型描述所述多能源網絡中的電網的潮流分布；

采用水力熱力耦合模型描述所述多能源網絡中的區域供熱網絡的潮流分布；

確定所述多能源網絡的低碳調度模型；所述低碳調度模型中包括運行成本最低的第一目標函數和碳排量最低的第二目標函數，約束條件為所述電網的潮流分布和所述區域供熱網絡的潮流分布；

確定所述低碳調度模型中所述第一目標函數和所述第二目標函數的非劣解集合；

根據所述非劣解集合，利用納什協商問題確定最佳權衡解；

根據所述最佳權衡解對所述多能源網絡進行優化調度。

可選的，所述采用支路潮流模型描述多能源網絡中的電網的潮流分布，具體包括：

利用模型描述多能源網絡中的電網的潮流分布；

其中，t表示調度時刻，P_ij,t為線路傳輸有功功率，Q_ij,t為線路傳輸無功功率，為節點j的有功負荷需求；為節點j的無功負荷需求；為電源有功功率出力；為電源的無功功率出力；π(j)為節點j的子節點集合；xi_j為線路電抗，r_ij為線路電阻，z_ij為線路阻抗，U_j,t為節點電壓幅值的平方；I_ij,t為線路電流的平方，上標l表示下界，上標u表示上界。

可選的，所述采用水力熱力耦合模型描述多能源網絡中的區域供熱網絡的潮流分布，具體包括：

利用模型描述多能源網絡中的區域供熱網絡的潮流分布

其中，c為載熱流體的比熱容，分別為供回水管網出口及入口溫度，b為管道索引，t為調度時刻索引；分別為供回水管道節點溫度，為環境溫度；分別為供回水管網載熱流體質量流速；λ_b為管道溫度損耗系數，L_b為管道長度；F(i)表示以節點i為首節點的管道集合，T(i)表示以節點i為末節點的管道集合；表示熱源供熱量，表示熱負荷熱需求。

可選的，所述確定所述多能源網絡的低碳調度模型，具體包括：

運行成本：

其中，f_C為所述多能源網絡的運行成本，a_i與b_i為電網機組i的運行成本系數，為電網機組i的電源有功功率出力；θ_t為上級電網售電電價；ξ_j與ωj為熱網機組j的運行成本系數；為從上級電網的購電量，滿足表示熱網機組j的熱源供熱量；

碳排量：