[發明專利]基于模型預測控制的綜合能源系統魯棒優化運行方法

有效

• 申請號: 202010037950.7
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111245024B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 張承慧;董興;孫波;盧建波;劉帥
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種基于模型預測控制的綜合能源系統魯棒優化運行方法，其特征是：包括以下步驟：

設置預測時域和滾動優化時域；

更新源荷歷史數據；

考慮源-荷隨機性，采用高斯過程回歸方法進行源-荷預測，獲得下一預測域內的預測值和誤差范圍；

采用MIN-MAX模型預測控制方法，建立魯棒滾動優化模型，根據預測模型的預測數據和預測誤差范圍，進行未來滾動優化時域的設備出力的魯棒滾動優化，得到未來滾動優化時域的運行指令；

建立魯棒滾動優化模型的目標函數為：

P_gas、P_grid(t)分別表示天然氣價格和分時電價；G_PGU(t)、G_b(t)、E_grid(t)分別表示發電機組，燃氣鍋爐用氣量和電網購電量；u、w、M分別表示優化變量、源-荷預測誤差和滾動優化時域；

綜合能源系統在t時刻電能平衡可表示為式(6)：

E_PGU(t)+E_grid(t)+E_SE(t)+E_ren(t)+E²_err(t)＝E_ec(t)+E_L(t)+E¹_err(t) (6)

其中E_grid為電網購電量，E_PGU為發電機組的發電功率，E_ren為可再生能源的發電功率，E_SE為蓄電池的放電量，E_ec為電制冷機的用電量，E_L為用戶電負荷,為可再生能源預測誤差，為電負荷預測誤差；

綜合能源系統供t時刻熱能平衡可表示為式(7)：

H_ext(t)+H_b(t)+H_SH(t)＝H_ab(t)+H_L(t)+H_err(t) (7)

其中H_ext(t)、H_b(t)、H_SH(t)、H_ab(t)和H_L(t)分別表示t時刻發電機組的余熱回收的熱量、燃氣鍋爐產生的熱量、儲熱罐的供熱量、吸收式制冷機輸入的熱量和用戶的熱負荷需求；H_err(t)表示t時刻熱負荷的預測誤差；

綜合能源系統供t時刻冷能平衡可表示為式(8)：

C_ec(t)+C_ab(t)＝C_L(t)+C_err(t) (8)

C_ab(t)、C_ec(t)和C_L(t)分別表示為：吸收式制冷機出力、電制冷機出力和用戶的冷負荷需求；C_err(t)表示t時刻冷負荷的預測誤差；

蓄電池(t+1)時刻的狀態x_e(t+1)可表示為：

x_e(t+1)＝(1-τ)×x_e(t)-η_ba×E_SE(t) (9)

其中τ為蓄電池的自放電系數，η_ba為儲放電效率；

儲熱罐(t+1)時刻的狀態x_h(t+1)可表示為：

x_h(t+1)＝(1-μ)×x_h(t)-η_t×H_SH(t) (10)

其中μ為儲熱罐的自放熱系數，η_t為儲放熱效率；

由于儲能設備的動態特性，考慮預測時域為P滾動優化時域為M時，蓄電池模型可寫為：

其中

其中a＝1-τ，儲熱罐模型與此類似，此處不再贅述；

考慮到系統實際運行情況后，優化中除需滿足能量平衡的等式約束外，加入如下不等式約束；

0≤E_PGU(t)≤E_PGUmax (12)

0≤E_ren(t)≤E_renmax (13)

0≤H_b(t)≤H_bmax (14)

0≤C_ab(t)≤C_abmax(t) (15)

0≤C_ec(t)≤C_ecmax(t) (16)

其中E_PGU(t)、E_ren(t)、H_b(t)、C_ab(t)和C_ec(t)分別表示t時刻發電機組發電、可再生能源發電、燃氣鍋爐、吸收式制冷機和電制冷機的功率，E_PGUmax、E_renmax、H_bmax、C_abmax(t)和C_ecmax(t)分別表示發電機組發電、可再生能源發電、燃氣鍋爐、吸收式制冷機和電制冷機的額定功率；表示儲能裝置的爬坡約束；和分別表示蓄電池和儲熱罐的最大容量。