[發明專利]一種分布式能源系統多階段滾動優化規劃方法

在審

• 申請號: 201910905100.1
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110705070A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 賈利虎;高毅;葛磊蛟;羨一鳴;趙高帥;張來;田莊;方菲;武嬌雯
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司;國家電網有限公司;天津大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/06;G06F113/04
• 代理公司: 12108 天津才智專利商標代理有限公司
• 代理人: 張文華

1.一種分布式能源系統多階段滾動優化規劃方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1、建立內外熱電解耦仿真評估模型，并建立仿真評估模型的迭代優化操作流程；

S101、建立電、熱平衡方程式；

建立外層母線求解模型：

電母線的平衡方程式為式(1)：

P_grid+P_PV+P_WT+P_pgu+L_E+P_ES+P_EC+P_loss＝0 (1)

其中，P_grid表示電網交換功率，P_PV表示光伏發電功率，P_WT表示風機發電功率，P_pgu表示聯供發電單元輸出功率，L_E表示電負荷，P_ES表示儲能交換功率，P_EC表示制冷機功率，P_loss表示電母線的內部網絡損耗值，P_loss的初始值為0；在電母線的平衡方程式中，功率流向電母線為正，流出電母線為負；

熱母線的平衡方程式為式(2)：

Q_PGUη_WH+Q_boiler+L_heat+Q_ES，heat+Q_loss，heat＝0 (2)

其中，Q_PGU為熱電聯供機組余熱量，η_WH為余熱回收器效率，Q_boiler為燃氣鍋爐供熱量，L_heat為熱負荷，Q_ES，heat為蓄熱裝置功率，Q_loss，heat為熱母線內部網絡損耗值；

建立內層母線求解模型：

內層母線的計算模型選擇電力系統潮流計算模型，建立電力網絡的節點功率平衡方程(3)及X，μ，P三個變量不等式約束(4)：

f(X，μ，P)＝0 (3)

h_min≤H(X，μ，P)≤h_max (4)

其中：X表示系統的狀態變量，μ為控制變量或者優化問題中的部分優化變量，P是由各設備初始功率注入確定的節點功率注入矢量；h_min、h_max分別為變量X，μ，P的系統最大值、最小值；

S102、根據外層母線平衡方程式和調度策略，計算各設備輸出功率和各母線間傳輸功率，其中調度策略可根據需要選擇固定策略或優化策略；

S103、將外層確定的各母線交換電/熱功率輸入步驟S101中的內層的電、熱系統模型式(3-4)，根據選取的電、熱系統時間尺度分別進行仿真模擬，計算能量流動關系和網絡損耗；

S104、判斷計算前后各母線內部網絡損耗值變化是否小于允許誤差范圍，如果是，轉至步驟S105；如果不是，輸出內部網絡損耗值作為各母線的傳輸損耗，轉至步驟S102；

S105、停止迭代，并將系統狀態量作為仿真結果輸出；

S2、建立智能優化模型，依據用戶側負荷增長P和分布式能源系統的容量增加W不相等，分為前期、中期和后期三個階段構建不同的多目標函數，前期主要以凈現值M最小為目標，中期以成本收益F最高為目標，后期以凈現值M最小和成本收益F最高兩者為主要目標，如下式所示：

其中，凈現值M的計算公式如式(6)所示：

其中，C_NPV為凈現值，C_ann，t為總年均現金流，K_CRF(r，T_pro)為項目周期的資本回收系數，用于計算年均現金流的現有價值，r為利率，T_pro為項目周期，K_CRF的計算公式如式(7)所示：

成本收益F的計算公式如式(8)所示：

C_ann，t＝C_ann，cap+C_ann，rep+C_ann，om+C_ann，ele+C_ann，bas-B_sel-B_sub (8)

其中，C_ann，cap為年資本成本，C_ann，rep為年更換成本，C_ann，om為年運維成本，C_ann，ele為年度電費成本，C_ann，bas為年基本電費成本，B_sel為年售電收益，B_sub為補貼收益；其中，年度電電費成本C_ann，ele、年售電收益B_sel和補貼收益B_sub與系統運行有關，需要結合8760小時仿真結果進行計算；

年資本成本C_ann，cap計算公式如式(9)所示：

C_ann，cap＝C_cap.K_CRF(r，T_pro) (9)

其中，C_cap為所有設備的初始資金成本；

年更換成本C_ann，rep為項目整個周期內系統各元件的更換成本減去項目結束時的剩余價值，計算公式如式(10)所示：

其中，C_rep為單次更換成本，T_com為元件壽命周期，儲能的壽命周期會因儲能的具體運行情況而不同，T_sur為元件在項目結束時的剩余年限，K_SF(r，T_com)為元件周期的償債基金因子，K_SF(r，T_pro)為項目周期的償債基金因子，f_rep為資本回收系數校正因子，用于劃分在整個項目周期內元件更換產生的不同資本回收階段；

年運維成本C_ann，om是為了使系統處于良好的運行狀態所需要的費用，采用上一年系統運維成本統計數據；

年度電費成本C_ann，ele用于表示分布式能源系統實際從電網購電的電量花費成本，計算公式為式(11)所示：

其中，W_pur，i為第i小時向電網購電的電量，c_pur，i為第i小時購電電價；

年基本電費成本C_ann，bas用于表示在我國大工業分布式能源系統采用兩部制電價時所支付的基本容量電費，按當月最大負荷需量標準計算，如式(12)所示：

其中，P_max，j為第j月當月用電高峰15分鐘平均最大負荷容量，c_bas為兩部制電價中按月收取的基本電費電價；

年售電收益B_sel用于表示當分布式能源系統將剩余電量上網賣給電網的收益，計算公式為式(13)所示：

其中，W_sel，i為第i小時向電網售電的電量，c_sel為電網回購電價；

補貼收益B_sub為分布式電源的發電量補貼；

S3、對仿真評估模型及智能優化模型進行滾動優化求解，包括如下步驟：

S301、設定分布式能源系統的組成設備及結構參數、設備模型參數以及遺傳算法參數；

S302、智能優化模塊生成初始種群，并將初始種群個體對應的數值作為系統變量傳遞給仿真評估模塊；

S303、仿真評估模塊按照步驟S1的方法進行解耦和迭代操作，獲得仿真結果，同時計算對應的各項評估指標，即根據前、中、后期不同階段所設定的不同目標，通過式(5-13)計算優化目標值，并將計算得到的各項評估指標傳遞給智能優化模塊；

S304、智能優化模塊由各項評估指標確定種群個體適應度的數值，根據個體適應度，對種群個體進行更新，并將新個體對應的數值作為系統變量傳遞給仿真評估模塊；

S305、仿真評估模塊和智能優化模塊之間進行不斷的交互計算，直到智能優化模塊中遺傳算法達到終止條件，輸出優化規劃結果，否則重復步驟S303-S304。