[發明專利]計及冷熱電多負荷動態響應的能源互聯網經濟調度方法

有效

• 申請號: 201711491988.6
• 申請日: 2017-12-30
• 公開（公告）號: CN108154309B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 霍現旭;趙寶國;嚴晶晶;項添春;徐科;趙新;李國棟;盛業宏;李淋;徐青山;孫璐;胡澄;王旭東
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;國網天津市電力公司;國家電網公司;東南大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

1.一種計及冷熱電多負荷動態響應的能源互聯網經濟調度方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、建立能源互聯網需求側冷熱電負荷的動態響應模型；

步驟2、構建計及多負荷動態響應的能源互聯網經濟最優化調度模型；

步驟3、基于量子差分進化算法對步驟2的計及多負荷動態響應的能源互聯網經濟最優化調度模型求解；

所述步驟1的具體步驟包括：

(1)對冷/熱負荷時滯響應特性進行建模；

式中，c_i、m_i分別為i類冷/熱負荷載體的比熱容和質量；T_tⁱ、分別為i類冷/熱負荷在t時刻載體的溫度以及對該負荷載體的供能功率；T_t,ex表示外部環境溫度，為t時刻冷/熱負荷載體耗散功率，它與載體的環境溫度差成正比，比例系數為α；

將左右兩邊在時段Δt內進行積分并作近似化處理，結合耗散功率表達式得到差分化后的代數方程:

式中，分別為t+Δt時刻的冷/熱負荷載體溫度、該負荷載體的供能功率及其耗散功率；

對于冷/熱負荷用戶，載體介質溫度小范圍內變動對實際使用效果的影響被接受，也即冷熱負荷的大小能夠在合理范圍內被適當調控，得到冷/熱負荷的可調度域:

其中,為t時刻i類冷熱負荷載體在用戶使用效度允許范圍內的溫度波動限值；

聯立和得到冷熱負荷參與系統響應的可調度模型；

(2)建立兩類典型柔性電負荷的電價激勵響應模型；

1)對功率可調類電負荷有：

式中，P′_e1,t為所有功率可調類電負荷t時段參與響應后的總需求；為功率可調類電負荷用戶i參與響應前的需求值；β(c_grid,t)為相應的電價激勵系數，它與實時電能價格呈正相關關系，反映了功率可調類電負荷用戶對電價高低的主動響應程度；N₁表示功率可調類電負荷用戶數；

2)對運行時段可調類電負荷有：

式中，P_e2,t、P′_e2,t為t時段運行時段可調類電負荷參與響應前后的負荷需求；為t時段由負荷i轉移到t時段以外的時段運行的負荷值；為電負荷i由k時段轉移至t時段的負荷值；為任意k時段運行時段可調類電負荷i的最大轉移值；為第i類可調類電負荷的電價激勵響應系數，當c_grid,k-c_grid,t≥0時且與時段間電能價格差成正相關關系，否則取值為0；M、N₂分別為系統運行周期內劃分時段數和運行時段可調類電負荷用戶數；

所述步驟2的具體步驟包括：

(1)確立計及多負荷動態響應的能源互聯網經濟最優化調度模型的經濟最優化目標；

min F_total＝F_ele+F_gas+F_eq

其中，F_total表示系統總的運行成本，F_ele、F_gas、F_eq分別表示電能交互費用、燃氣采購費用以及設備運行維護費用；c_grid,t、E_t為t時段的電能價格以及系統與外部電網的電能供需差額，即E_t＞0時表示因系統電能供應不足向外部電網采購的電能，反之則是向外部售賣的電能；c_gas1、c_gas2分別為能源互聯網系統內、外部天然氣價格，為t時段系統天然氣耗量和內部燃氣網的最大小時供應量；θ_t則是反映t時段的系統內部天然氣供應是否充足的特征參數，當內部燃氣供應不足即時取1，否則取0；x_i為能源設備i的單位功率維護成本，P_xi,t為能源設備i在t時段的出力功率；

(2)確立計及多負荷動態響應的能源互聯網經濟最優化調度模型的運行約束條件；

1)能源設備出力約束：

對于非儲能類能源設備，有多類型能源的直接供能與輔助供能設備，直接供能設備有微型燃氣輪機、風力發電機、光伏電池、燃氣鍋爐、空調，輔助供能設備有吸收式制冷機、余熱鍋爐、地源熱泵，其作用都是將一種形式的能量轉化為其他形式的能量以滿足各類負荷或儲能的需求，工作特性存在相似性：

其中，分別表示t時段內非儲能類能源設備i輸出功率及其限值；為對應能源設備在該時段的輸入或消耗的能源功率；σ_i為能源轉換效率；

而對于儲能類能源設備，蓄電池、蓄冷罐、蓄熱槽，其運行工作過程中只涉及相同形式能源的存儲或釋放，進行歸一化描述，有：

其中，分別為t時段內儲能設備i的儲能、供能功率及各自最大值；W_store,i,0、W_stor,i,T、為儲能類設備在系統運行周期初始、終止時刻的儲能值及允許儲能容量；

2)系統功率供需平衡約束：

a)電功率供需平衡約束：

式中，分別為系統光伏電池、燃氣輪機的發電功率，P_t^Grid為系統與電網的交換功率；為蓄電池出力；分別表示地源熱泵機組、電制冷機t時段內的耗電功率；P_e0,t為t時段系統固定不可調電負荷總需求；

b)冷功率供需平衡約束：

式中，分別表示t時段電制冷機和吸收式制冷機的制冷功率；為蓄冷罐的功率，當釋放冷能時取正值，反之取負；為冷負荷參與優化調度后的實際需求值；

c)熱功率供需平衡約束

式中，分別為地源熱泵、燃氣鍋爐和余熱鍋爐的制熱功率；為蓄熱槽的功率，當釋放熱能時取正值，蓄熱時取負值；同樣的，為優化調度后的等效熱負荷需求；

所述步驟3的具體步驟包括：

(1)初始化量子種群Q₀，即各類設備出力及負荷調度量，和差分進化種群C₀，令g＝0；

(2)觀測Q_g生成P_g并轉化為P′_g，然后按照如下貪婪機制擇優更新C_g

步驟(3)若終止條件滿足，則算法停止，否則進行下一步；

步驟(4)對C_g采用DE操作更新C_g+1；

步驟(5)將C_g+1轉換生成C'_g+1，并更新最優量子種群，然后Q_g基于最優種群采用QEA得到Q_g+1；

步驟(6)令g＝g+1，轉步驟(2)；

其中，P_g為二進制編碼的種群，P′_g為實數編碼的種群，C_g為實數編碼的種群，C'_g為二進制編碼的種群，各種群規模相同；

冷熱負荷供能功率即表示該時段實際的冷熱負荷需求值