[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

本公開提供了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，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。

技術領域

本公開屬于分布式綜合能源系統優化運行技術領域，涉及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。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

綜合能源系統是綜合區域內石油、天然氣、電能、熱能等多種能源實現多種能源的協調規劃，優化運行和互補互濟，在滿足系統內多元化用能需求的同時，要有效地提升能源利用效率，促進能源可持續發展的新型一體化的能源系統。由于其高效的能源利用率使得綜合能源系統在近幾年越來越受重視，且逐步成為研究熱點。

據發明人了解，現在的綜合能源系統的優化運行中的缺陷：現階段大部分綜合能源系統的優化運行均采用日前優化的方法，由于新能源以及部分負荷的快速變化性，單一的日前優化調度并不能快速應對源、荷的變化，這就需要綜合能源系統滾動優化，已有的滾動優化的文獻是基于點預測的確定性預測值優化系統出力，未考慮源-荷預測的誤差對系統運行的影響。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了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，本公開對園區綜合能源系統進行優化調度，可減小負荷以及可再生能源出力預測誤差的影響，經濟可靠地滿足系統用能需求。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

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，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。

作為可選擇的實施方式，考慮源-荷隨機性，采用高斯過程回歸方法進行源-荷預測的過程包括：在預測時域內建立帶有噪聲的回歸模型，通過歷史數據得到觀測值的先驗分布，計算觀測值與預測值的聯合先驗分布，進而計算預測值的后驗分布。

作為可選擇的實施方式，建立魯棒滾動優化模型的具體過程包括：

表示綜合能源系統在t時刻電能平衡關系、熱能平衡關系和冷能平衡關系；

構建綜合能源系統各設備在t+1的狀態函數；

滾動優化階段以在源-荷預測誤差最大情況下系統運行成本最低為目標，構建目標函數。

作為可選擇的實施方式，建立魯棒滾動優化模型時，包括功率約束條件，即綜合能源系統的發電機組發電、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約束。

作為可選擇的實施方式，建立魯棒滾動優化模型時，還包括儲能裝置的爬坡約束。

作為可選擇的實施方式，建立魯棒滾動優化模型時，還包括蓄電池和儲熱罐的最大容量約束。

作為可選擇的實施方式，所述目標函數為：