[發明專利]一種適用于電熱氣等多能源系統的魯棒運行優化方法

有效

• 申請號: 202010127030.4
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111476394B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 周丹;童偉;孫可;鄭偉民;李穎毅;鄭朝明;張全明;劉業偉;汪蕾
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種適用于電熱氣多能源系統的魯棒運行優化方法，包括以下步驟：1)優化模型是基于混合整數線性規劃公式，在此基礎上擴展了該公式，包括了儲能及儲熱，附加的跨時間約束和操作不確定性，優化目標如式(1)，代表了預期消耗的能源成本最低；2)綜合網絡模型通過使用代表可用多能源技術的效率矩陣作為耦合電力、熱力和燃氣網絡穩態模型的手段來制定；3)迭代兩階段方法是基于逐段線性估計損耗和網絡極限。本發明實現資源優化配置，提高能源利用效率。

技術領域

本發明涉及一種基于混合整數線性規劃(mixed integer linear programming，MILP)和非線性網絡方程線性逼近的兩階段迭代方法，考慮了內部能源網絡(如電力、熱力和燃氣)和操作不確定性(如能源需求)相關的約束，并且使得多能源網絡中消耗的總能源成本最低。

背景技術

能源是生產、生活的動力來源，是人類社會賴以生存發展的基礎。伴隨著經濟社會的高速發展，能源消耗速度急劇加快，氣候變暖、大氣污染等環境問題也日益加劇。能源供應已成為制約人類社會可持續發展的關鍵因素，而控制溫室氣體排放、遏制氣候變暖也成為世界各國的共識。傳統的能源系統運行、規劃局限于電、氣、熱(冷)等單一能源形式系統的內部，無法充分發揮它們之間互補優勢和協同效益。例如，電力系統缺乏儲能裝置，面臨著風電等大規模間歇性能源并網的困難與挑戰；而天然氣系統、供熱系統較強的儲能能力未得到發揮、利用。多種能源協調運行，可發揮不同系統的優勢和潛力，豐富可再生能源消納途徑，擴大可再生能源消納空間，促進可再生能源的消納。同時，多種能源的統籌考慮可以在更大范圍內的實現資源優化配置，提高能源利用效率。

智能多能源區域的復雜性在于其利用了不同能源載體(如電、熱、氣)。對不同能源載體的管理是通過固體氧化物清潔能源系統(solid oxide fuel cell,SOFC)、電熱泵(electric heat pumps,EHP)、儲能(electrical energy storage,EES)、熱儲能 (thermalenergy storage,TES)和光伏發電(solar Photovoltaic,PV)的設定值來實現的，這些設定值結合了區域內的配電、區域供暖、燃氣和其他網絡。由于越來越多地采用分布式技術需要昂貴的網絡升級，現在的集成網絡就變得更加重要。利用智能小區的部分靈活性來積極管理綜合網絡，在經濟上更有吸引力。為了正確地模擬智能多能源區域的實際運行，包括對集成網絡的影響，必須改進現有的優化和仿真工具。現有的優化工具可以根據不確定性、跨時間約束(例如，與存儲相關) 和不同的經濟考慮對區域操作進行建模。然而，這些工具傾向于通過在建筑或區域級別聚合設備來簡化區域(例如，使用能源中心方法)。此外，這些工具要么忽略了完整的網絡，要么依賴于近似的簡化網絡方程。因此，這些研究可能會提供不可行的解決方案，可能會違反集成網絡的技術限制。其次，現有的仿真模型通常通過提供與熱、壓力、電壓和其他技術相關的網絡參數(如損耗)和應力條件來避免不可行網絡條件。然而，這些工具仍然依賴于簡化(例如，快照、預定義的存儲使用等)，這些簡化并不能恰當地捕獲多流交互、不確定性和跨時間約束的復雜組合。

發明內容

為了克服已有技術的不足，本發明提供了一種適用于電熱氣多能源系統的魯棒運行優化方法，采用基于混合整數線性規劃(mixed integer linear programming， MILP)和非線性網絡方程線性逼近的兩階段迭代方法，在MILP優化階段，考慮電、熱、氣一體化網絡的不確定性和線性近似，對所有可控設備(如電、熱儲能) 的設定值進行優化；在第二階段，通過使用一個詳細的非線性集成網絡模型，并在兩個階段中通過模型之間的迭代來提高線性模型的精度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種適用于電熱氣多能源系統的魯棒運行優化方法，包括以下步驟：

1)優化模型是基于混合整數線性規劃公式，在此基礎上擴展了該公式，包括了儲能及儲熱，附加的跨時間約束和操作不確定性，優化目標如式(1)，代表了預期消耗的能源成本最低；