[發明專利]一種基于供熱相量模型的電-熱多能流系統優化調度方法

有效

• 申請號: 202010090172.8
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111340271B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 孫宏斌;郭慶來;王彬;陳瑜瑋;潘昭光
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發明涉及一種基于供熱相量模型的電?熱多能流系統優化調度方法，屬于含多種能源形式的電網運行和控制技術領域。本發明方法，考慮了電?熱系統的相互影響，建立了供熱系統相量形式的約束方程，考慮了供熱系統的動態特性，實現了電?熱多能流系統的優化調度。與已有的電?熱多能流系統優化調度傳統模型相比，相量模型可以更加準確地描述供熱系統的動態特性，從而提高了電?熱多能流系統的調度結果的準確性。本發明方法可以應用于電?熱多能流系統的調度計劃制定，有利于提高電?熱多能流系統的用能效率，增加調度計劃的準確性，減少運行成本。

技術領域

本發明涉及一種基于供熱相量模型的電-熱多能流系統優化調度方法，屬于含多種能源形式的電網運行和控制技術領域。

背景技術

能源綜合利用是提高綜合能源利用效率、促進可再生能源消納的重要途徑，通過打破原來電、熱、冷、氣、交通等能流子系統相對割裂的狀態，實現多類型能源開放互聯，構建多能流系統。多能流是指多種類型的能量流，表示電、熱、冷、氣、交通等能量流的相互耦合、轉換和傳輸。多能流系統相比傳統相互割裂的能源系統，其帶來的效益包括：1)通過多類型能源的梯級開發利用和智能管理，可以降低能源消耗和浪費，提高綜合能源利用效率，并有助于減少總的用能成本；2)利用不同能源的特性差異和互補、轉換，有助于提高消納間歇式可再生能源的能力；3)通過多能源的轉供、互補和協調控制，有助于提高供能的可靠性，并為電網的運行提供更多可調控資源；4)通過多能流系統的協同規劃和建設，可以減少基礎設施的重復建設和浪費，提高資產利用率。

多能流系統一方面具有可觀的效益，另一方面也使原本復雜的能源系統更加復雜。多能流系統由多個能流子系統組成，這些能流子系統之間相互作用和影響，使得多能流系統復雜度顯著增加，體現出許多新的特性，傳統各個能流單獨分析的方法已經難以適應新的要求，亟需發展出新的多能流分析方法。在我國，越來越多的熱電聯產機組、熱泵、電鍋爐等耦合元件客觀上增強了電-熱之間的互聯，促進了電-熱多能流系統的發展，也對電-熱多能流系統的運行和控制技術提出了新的要求。

電-熱多能流系統優化調度是指當系統的結構參數和負荷情況都已給定時，調節可利用的控制變量(如電網中發電機的輸出功率、熱網中泵的揚程等)來找到能滿足所有運行約束條件的，并使系統的某一性能指標(如總運行成本或網絡損耗)達到最優值下的潮流分布。目前這方面的研究主要基于供熱系統穩態模型，而實際供熱系統有明顯的動態過程，為了使得電-熱耦合多能流系統的調度結果更準確，需要考慮供熱系統動態過程，研究基于供熱相量模型的電-熱多能流系統優化調度方法。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于供熱相量模型的電-熱多能流系統優化調度方法，以彌補現有領域研究的空白，建立基于供熱相量模型的電-熱多能流系統調度模型，實現考慮供熱系統動態特性的電-熱多能流系統的優化調度。

本發明提出的基于供熱相量模型的電-熱多能流系統優化調度方法，包括以下步驟：

(1)將電-熱多能流系統中供熱系統的負荷功率轉換成相量形式，其表達式如下：

其中，上標HL為熱負荷標識，為當供熱系統中第i個熱負荷的頻率為kΩ時的用熱功率相量，為供熱系統中第i個熱負荷在調度時刻τ_w的負荷功率，Ω為相量的基波頻率，K為相量基波頻率的階數，K的取值等于調度時刻數，并滿足KΩ＝24小時，Δτ為調度時間間隔；

(2)設定相量形式的電-熱多能流系統中供熱系統約束條件，包括：

(2-1)相量形式的供熱系統熱網管道熱量損失約束方程如下：