[發(fā)明專利]一種基于供熱相量模型的電-熱多能流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010090172.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111340271B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫宏斌;郭慶來(lái);王彬;陳瑜瑋;潘昭光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種基于供熱相量模型的電-熱多能流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)將電-熱多能流系統(tǒng)中供熱系統(tǒng)的負(fù)荷功率轉(zhuǎn)換成相量形式，其表達(dá)式如下：

其中，上標(biāo)HL為熱負(fù)荷標(biāo)識(shí)，為當(dāng)供熱系統(tǒng)中第i個(gè)熱負(fù)荷的頻率為kΩ時(shí)的用熱功率相量，為供熱系統(tǒng)中第i個(gè)熱負(fù)荷在調(diào)度時(shí)刻τ_w的負(fù)荷功率，Ω為相量的基波頻率，K為相量基波頻率的階數(shù)，K的取值等于調(diào)度時(shí)刻數(shù)，并滿足KΩ＝24小時(shí)，Δτ為調(diào)度時(shí)間間隔；

(2)設(shè)定相量形式的電-熱多能流系統(tǒng)中供熱系統(tǒng)約束條件，包括：

(2-1)相量形式的供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)管道熱量損失約束方程如下：

其中，B^H為供熱系統(tǒng)管道編號(hào)集合，為供熱系統(tǒng)中第b條管道的頻率為kΩ的首端溫度相量，為供熱系統(tǒng)中第b條管道的頻率為kΩ的末端溫度相量，t_am為供熱系統(tǒng)環(huán)境溫度，m_b為第b條管道的流量，L_b為第b條管道的長(zhǎng)度，C_w為水的比熱容，比熱容的取值為4182焦耳/(千克·攝氏度)，λ_b為第b條管道單位長(zhǎng)度的傳熱系數(shù)，λ_b從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲?。?/p>

(2-2)相量形式的供熱系統(tǒng)的多管道匯合點(diǎn)的溫度約束方程如下：

其中，上標(biāo)HS為供熱系統(tǒng)中熱源的標(biāo)識(shí)，為供熱系統(tǒng)中第i個(gè)熱源的頻率為kΩ的供熱功率相量，為供熱系統(tǒng)中第b條管道的頻率為kΩ的末端溫度相量，C_w為水的比熱容，比熱容的取值為4182焦耳/(千克·攝氏度)，m_b為第b條管道的流量，為供熱系統(tǒng)中第i個(gè)熱負(fù)荷的頻率為kΩ的用熱功率相量，為供熱系統(tǒng)中第n個(gè)節(jié)點(diǎn)的頻率為kΩ的溫度相量，為供熱系統(tǒng)熱源節(jié)點(diǎn)編號(hào)的集合，為供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷節(jié)點(diǎn)編號(hào)的集合，為供熱系統(tǒng)中末端節(jié)點(diǎn)是第n個(gè)節(jié)點(diǎn)的管道編號(hào)的集合，為供熱系統(tǒng)中首端節(jié)點(diǎn)是第n個(gè)節(jié)點(diǎn)的管道編號(hào)的集合；

(2-3)相量形式的供熱系統(tǒng)的管道首端溫度約束方程如下：

其中，為供熱系統(tǒng)中第b條管道的頻率為kΩ的首端溫度相量，為供熱系統(tǒng)中第n個(gè)節(jié)點(diǎn)的頻率為kΩ的溫度相量，為供熱系統(tǒng)中首端節(jié)點(diǎn)是第n個(gè)節(jié)點(diǎn)的管道編號(hào)的集合，N^H為供熱系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)集合；

(2-4)供熱系統(tǒng)熱源相量傅里葉反變換約束方程如下：

其中，上標(biāo)HS為供熱系統(tǒng)中熱源標(biāo)識(shí)，為供熱系統(tǒng)中第i個(gè)熱源在調(diào)度時(shí)刻τ_w的供熱功率，函數(shù)Re(·)表示對(duì)復(fù)數(shù)取實(shí)部，為供熱系統(tǒng)中第i個(gè)熱源的頻率為kΩ的供熱功率相量，I^HS為供熱系統(tǒng)熱源編號(hào)的集；

(2-5)供熱系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)溫度歷史數(shù)據(jù)約束方程如下：

其中，為供熱系統(tǒng)中第n個(gè)節(jié)點(diǎn)在歷史調(diào)度時(shí)刻τ_w,his的節(jié)點(diǎn)溫度，函數(shù)Re(·)表示對(duì)復(fù)數(shù)取實(shí)部，為供熱系統(tǒng)中第n個(gè)節(jié)點(diǎn)的頻率為kΩ的溫度相量，N^H為供熱系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)集合；

(2-6)供熱系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)溫度邊界約束方程如下：

其中，t _n 為供熱系統(tǒng)中第n個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度下限，為供熱系統(tǒng)中第n個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度上限，函數(shù)Re(·)表示對(duì)復(fù)數(shù)取實(shí)部，為供熱系統(tǒng)中第n個(gè)節(jié)點(diǎn)的頻率為kΩ的溫度相量，N^H為供熱系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)集合；

(2-7)供熱系統(tǒng)中熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組約束方程如下：

其中，上標(biāo)ES為電源標(biāo)識(shí)，為供熱系統(tǒng)中第i個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組調(diào)度時(shí)刻τ_w的發(fā)電功率，為供熱系統(tǒng)中第i個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組調(diào)度時(shí)刻τ_w的供熱功率，P_κ,i為第i個(gè)熱電聯(lián)供機(jī)組運(yùn)行可行域近似多邊形的第κ個(gè)頂點(diǎn)的橫坐標(biāo)，Q_κ,i為第i個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行可行域近似多邊形的第κ個(gè)頂點(diǎn)的縱坐標(biāo)，為第i個(gè)熱電聯(lián)供機(jī)組在調(diào)度時(shí)刻τ_w的第κ個(gè)合系數(shù)，NK_i為第i個(gè)熱電聯(lián)供機(jī)組的運(yùn)行可行域近似多邊形的頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，上述構(gòu)成熱電聯(lián)供機(jī)組運(yùn)行可行域近似多邊形從熱電聯(lián)供機(jī)組的出廠說(shuō)明書(shū)中獲取，I^CHP為供熱系統(tǒng)中熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的編號(hào)集合；

(3)設(shè)定電-熱多能流系統(tǒng)中電力系統(tǒng)的約束條件，包括：

(3-1)電力系統(tǒng)直流潮流約束方程如下：

其中，上標(biāo)ES為電源標(biāo)識(shí)，為電力系統(tǒng)中第i個(gè)發(fā)電機(jī)組在調(diào)度時(shí)刻τ_w的發(fā)電功率，為電力系統(tǒng)中第n個(gè)節(jié)點(diǎn)在調(diào)度時(shí)刻τ_w的電負(fù)荷功率，I^ES為電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組編號(hào)的集合，N^E為電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)集合；F_b為電力系統(tǒng)中第b條線路的功率上限，Φ_b,n為電力系統(tǒng)中第n個(gè)節(jié)點(diǎn)和第b條線路間的轉(zhuǎn)移分布因子，為電力系統(tǒng)中第n個(gè)節(jié)點(diǎn)上發(fā)電機(jī)組的集合，B^E為電力系統(tǒng)的線路集合；

(3-2)電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的約束方程如下：

其中，上標(biāo)TU為電力系統(tǒng)中除熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組以外的其他發(fā)電機(jī)組的標(biāo)識(shí)，p_i為電力系統(tǒng)中第i個(gè)發(fā)電機(jī)組的功率下限，為電力系統(tǒng)中第i個(gè)發(fā)電機(jī)組的功率上限，為電力系統(tǒng)中第i個(gè)發(fā)電機(jī)組在調(diào)度時(shí)刻τ_w的發(fā)電功率，I^TU為電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的編號(hào)集合；

(4)建立一個(gè)電-熱多能流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)如下：

其中，為供熱系統(tǒng)中第i個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在調(diào)度時(shí)刻τ_w的運(yùn)行成本，為電力系統(tǒng)第i個(gè)發(fā)電機(jī)組在調(diào)度時(shí)刻τ_w的運(yùn)行成本，I^CHP為供熱系統(tǒng)中熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的編號(hào)集合，I^TU為電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的編號(hào)集合，和的具體表達(dá)式如下：

其中，a_0,i、a_1,i、a_2,i、a_3,i、a_4,i和a_5,i為第i個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組/發(fā)電機(jī)組的成本系數(shù)，a_0,i、a_1,i、a_2,i、a_3,i、a_4,i和a_5,i從電-熱多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取，為第i個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組或發(fā)電機(jī)組在調(diào)度時(shí)刻τ_w的發(fā)電功率，為第i個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在調(diào)度時(shí)刻τ_w的供熱功率；

(5)采用內(nèi)點(diǎn)法，求解由步驟(4)目標(biāo)函數(shù)和步驟(2)、步驟(3)的約束條件組成的優(yōu)化模型，得到電-熱多能流系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組的發(fā)電功率、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的發(fā)電功率和供熱功率，作為電-熱多能流系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度參數(shù)，實(shí)現(xiàn)基于供熱相量模型的電-熱多能流系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度。