[發明專利]一種計及電熱氣網絡的綜合能源系統多目標運行優化方法

有效

• 申請號: 201910240933.0
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109978625B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 鐘永潔;孫永輝;許周;王建喜;翟蘇巍;熊俊杰
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q30/02
• 分類號: G06Q30/02;G06Q50/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明提供了一種計及電熱氣網絡的綜合能源系統多目標運行優化方法，根據獲取的綜合能源系統主要信息建立包括天然氣網絡、電力網絡、熱力網絡的綜合能源系統子網絡模型；然后，建立包括電鍋爐、熱電聯供系統、補燃型生物質鍋爐、太陽能集熱器的綜合能源系統典型耦合設備模型；其次，基于經濟效益和環境效益最大化，建立多目標運行優化模型，并設置綜合能源系統運行約束條件，包括耦合設備運行約束、聯絡線功率交換約束、子網絡運行約束；最后，對多目標運行優化模型求解，并輸出綜合能源系統主要信息。本發明通過算例分析驗證所述模型和方法對綜合能源系統運行優化的有效性，本發明可為綜合能源系統多目標運行優化提供借鑒。

技術領域

本發明涉及一種計及電-熱-氣網絡的綜合能源系統，具體涉及一種計及電熱氣網絡的綜合能源系統多目標運行優化方法。

背景技術

綜合能源系統是指可包容多種能源資源輸入，并具有多種產出功能和輸運形式的“區域能源互聯網”系統。在綜合能源系統中，各類能源轉換設備和存儲設備構成系統輸入和輸出的耦合關系，與單一能源系統相比，多能源系統中電、氣、油、熱等能源以一定耦合形式形成互補關系，共同構成能源供應體系。傳統的能源利用模式中，按照能源類型可將能源系統劃分為電力網絡、熱力網絡以及天然氣網絡，各能源系統由于物理特性區別，在系統規劃設計以及運行控制中存在不同特征。而將電能、熱能以及天然氣調度供應割裂開來的傳統供用能方式，未考慮電力網絡、天然氣網絡和熱力網絡間的聯系，不能充分發掘各自的供能優勢與潛力，降低了能源供應模式的靈活性。目前，以分布式冷、熱、電聯供為代表的綜合能源系統在國內外均得到了廣泛的應用，通過將電力網絡、供氣網絡、供熱網絡建立對應的耦合關系，實現多能耦合和深度互動，進而實現從根本上對能源結構進行調整，促進可持續發展。

發明內容

發明目的：針對綜合能源多系統的結構調整和優化問題，本發明旨在提供一種計及電熱氣網絡的綜合能源系統多目標運行優化方法，實現綜合能源系統資源優化配置。

技術方案：本發明提供了一種計及電熱氣網絡的綜合能源系統多目標運行優化方法，包括以下步驟：

(1)輸入綜合能源系統信息，包括拓撲架構信息、子網絡信息、耦合設備信息、經濟效益信息、環境效益信息、運行約束信息、各類型負荷信息等；

(2)建立綜合能源系統子網絡模型，包括天然氣網絡模型、電力網絡模型、熱力網絡模型；

(3)建立綜合能源系統耦合設備模型，包括電鍋爐模型、熱電聯供系統模型、補燃型生物質鍋爐模型、太陽能集熱器模型；

(4)建立綜合能源系統多目標優化模型，包括經濟效益優化模型、環境效益優化模型、多目標優化方法；

(5)設置綜合能源系統運行約束條件，包括耦合設備運行約束、聯絡線功率交換約束、子網絡運行約束；

(6)輸出綜合能源系統信息，包括子網絡關鍵狀態量信息、耦合設備出力信息、能源消耗信息、二氧化碳排放信息、聯絡線功率交換信息等。

進一步，步驟(2)建立綜合能源系統子網絡模型包括：

本發明中的綜合能源系統綜合計及了天然氣網絡、電力網絡、熱力網絡，因此，需要建立子網絡模型。

A、天然氣網絡模型

對于天然氣網絡，其天然氣管道模型可表示為：

式中：m_ij為天然氣管道內的天然氣流量；κ_ij為天然氣管道的特征參數；s_ij為管道內天然氣流量方向特征參數；i、j為天然氣網絡的不同節點編號；π_i、π_j分別為天然氣網絡節點i、j的節點壓強。

燃氣輪機驅動的燃氣壓縮機模型為：