[發明專利]基于源-荷-溫度場景深度聯合生成的多能源微網優化配置方法

有效

• 申請號: 202010315212.4
• 申請日: 2020-04-18
• 公開（公告）號: CN111507532B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 黃南天;王文婷;蔡國偉;包佳瑞琦;楊冬鋒;孔令國;吳銀銀;楊學航;張祎祺;張良;王燕濤;黃大為
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F30/20;G06K9/62
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種基于源-荷-溫度場景深度聯合生成的多能源微網優化配置方法，其特征是，它包括以下步驟：

1)確定典型氣象類型與極端溫度類型

(1.1)計算待規劃地區的氣象因素與太陽輻照以及電負荷的相關性并建立耦合氣象特征集，采用聚類法確定典型氣象類型，同時，以與用能負荷相關性最高的溫度劃分極端溫度場景；

(1.2)典型氣象場景聚類步驟：

(a)以歷史氣象數據為基礎，隨機選取k個起始點作為聚類的初始聚類中心；

(b)根據式(1)計算剩余樣本點到中心的距離J；

式中：x_j為第j個氣象樣本；c_k為第k個聚類中心；G為樣本數量；K為聚類中心數；

(c)采用輪廓系數作為選定最優聚類數評估標準；

(d)通過逐步迭代，直至新的中心小于或等于設定的閾值，結束算法，得到最終的聚類結果；

(1.3)極端場景劃分步驟：

(a)將歷史數據中非供暖期間溫度高于35℃的日期歷史數據與供暖期溫度低于-20℃的日期歷史數據單獨提取；

(b)分別構建高溫與低溫氣象類型；

2)針對典型氣象類型與極端氣象類型開展源-荷-溫度場景深度聯合生成與場景削減

(2.1)建立模塊化變分自編碼器場景生成模型的步驟：

(a)根據式(2)～式(4)，建立基于模塊化去噪變分自編碼器場景生成模型，以典型氣象類型與極端氣象類型中的太陽輻照、電負荷、溫度數據為基礎，采用模塊化去噪變分自編碼器開展典型氣象下源-荷-溫度場景生成，并采用聚類分析對生成的海量場景進行削減；

式中：w為原始數據；為含噪數據；E為期望值；p為概率分布；q為近似分布；為含噪聲的近似分布；l為潛變量；K_dvae為去噪變分界；DIS_KL為距離散度；χ為生成神經網絡權重；γ為識別神經網絡權重；

(b)通過室內溫度與室外溫度之間的差異來推算系統的冷負荷需求與熱負荷需求；

(2.2)場景削減步驟：

(a)輸入生成的海量源-荷-溫度場景集；

(b)根據SC指標確定各類生成場景集的最佳聚類數，即保留場景數；

3)建立多能源微網系統模型

(3.1)建立能量樞紐模型步驟：

(a)根據式(5)，構建多能源微網系統中的能量平衡關系；

式中，L_ele為電負荷；L_cool為冷負荷；L_heat為熱負荷；P_PV為光伏發電功率；為向上級電網購電功率；為向上級電網售電功率；為退役電池儲能系統充電功率；為退役電池儲能系統放電功率；為熱泵消耗的電功率；為電制冷機消耗的電功率；P_GT為燃氣輪機的發電功率；為熱電聯供機組產生的電功率；為熱電聯供產生的熱功率；為蓄熱裝置輸入功率；為蓄熱裝置輸出功率；為吸收式制冷機產生的冷功率；為電制冷機產生的冷功率；為熱泵產生的熱功率；

(b)根據式(6)，清晰的表述天然氣與熱電聯供機組產熱分配情況；

式中：μ為天然氣分配因子；λ為熱電聯產產熱分配因子；P_gas為天然氣功率；為吸收式制冷機吸收的余熱；

(c)根據式(7)，構建多能源微網系統中冷、熱、電平衡關系；

式中：COP_AC為吸收式制冷機的能效比；為電制冷劑的能效比；COP_HP為熱泵的能效比；為熱電聯供系統的產電效率；為熱電聯供系統的產熱效率；為燃氣輪機的產電效率；Q_TS為儲熱的熱功率；P_gird為與主網交互的功率；P_RBESS為退役電池儲能系統的功率；

(d)得到修正能源樞紐表達形式；

4)以生成的典型氣象場景與極端用能場景為基礎，并以各類氣象場景歷史出現概率確定約簡后場景權重，共同開展多能源微網系統優化配置，根據能量樞紐建立多能平衡方程，且以總年化成本最低為目標建立多能源微網系統優化配置模型

(a)并網運行的多能源微網系統優化配置模型目標為最大程度減少年化總成本；

min C＝C_inv+C_gas+C_gird+C_m (9)

式中：C為多能源微網系統年化總成本；C_inv為系統內安裝設備總年化投資成本；C_gas為購買天然氣成本；C_gird為系統與上級電網交互成本；C_m為設備維護費用；

(b)包括建設投資費用、燃氣費用、電能交易費用、設備運維費用：

式中：為該系統內所有待安裝設備的集合；N為待安裝設備的總類型數，n＝1,2,…,N；r為資金貼現率；D為規劃年限；a_n為第n種類型設備的安裝數量；p_n為第n種設備的安裝成本；為第n種設備在t時刻下場景s消耗天然氣的功率；π_s為場景s的出現概率；為第n種設備在場景s在t時刻的天然氣價格；H_gas為天然氣熱值；分別為場景s在t時刻向上級電網購買、出售的電功率；為場景s在t時刻上級電網的購電電價；為場景s在t時刻上級電網的售電電價；ε為設備維護費用系數。