[發(fā)明專利]考慮供熱網(wǎng)儲熱特性的電-熱綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法

在審

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• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111799776A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳奎華;李雪亮;馮亮;楊揚(yáng);綦陸杰;崔燦;李昭;王耀雷;劉蕊;王延朔;劉淑莉;趙韌;李昊;張博頤
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/28;H02J3/46;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 吳學(xué)穎

1.一種考慮供熱網(wǎng)儲熱特性的電-熱綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立供熱網(wǎng)儲熱特性的電-熱綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；

步驟二：假設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行在定熱電比模式，構(gòu)造供熱網(wǎng)儲熱特性的電-熱綜合能源系統(tǒng)約束條件；

步驟三：采用遺傳算法進(jìn)行求解，分析系統(tǒng)運(yùn)行工況，得到考慮供熱網(wǎng)儲熱特性的電-熱綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮供熱網(wǎng)儲熱特性的電-熱綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，步驟一建立供熱網(wǎng)儲熱特性的電-熱綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：

假設(shè)風(fēng)光出力場景S個(gè)，其中場景s的概率為P_S，調(diào)度時(shí)段T個(gè)；電-熱綜合能源系統(tǒng)以運(yùn)行成本最低為優(yōu)化目標(biāo)，將棄風(fēng)、棄光成本加入系統(tǒng)運(yùn)行總成本中，其目標(biāo)函數(shù)如下：

這里系統(tǒng)運(yùn)行總成本式(1-1)包括熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、常規(guī)機(jī)組發(fā)電成本和臨時(shí)調(diào)整懲罰性費(fèi)用、電制熱設(shè)備運(yùn)行成本和棄風(fēng)、棄光成本；其中，N_chp、N_G表示熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組數(shù)、常規(guī)機(jī)組數(shù)；分別為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組i和常規(guī)機(jī)組i計(jì)劃出力；為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組i在場景s下時(shí)段t的實(shí)際電出力、熱出力；為常規(guī)機(jī)組i的實(shí)際出力；為熱泵用電功率；P_t^cut,s為棄風(fēng)棄光功率；ρ_pen為在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，臨時(shí)調(diào)整機(jī)組出力的懲罰性價(jià)格，反映了常規(guī)機(jī)組和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組傾向于按計(jì)劃出力的程度；c^hp為熱泵運(yùn)行成本系數(shù)；α棄風(fēng)、棄光成本系數(shù)；式(1-2)為第i個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行成本P_i,t、H_i,t分別為第i個(gè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電出力、熱出力；式(1-3)為第i個(gè)常規(guī)機(jī)組運(yùn)行成本P_i,t為第i個(gè)常規(guī)機(jī)組電出力。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮供熱網(wǎng)儲熱特性的電-熱綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，步驟二中假設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行在定熱電比模式，構(gòu)造供熱網(wǎng)儲熱特性的電-熱綜合能源系統(tǒng)約束條件如下：

式(2-1)為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組i熱電比約束，其中，為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組i的電出力，為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組i的熱出力，k_hp,i為熱電比值；式(2-2)為機(jī)組出力上下限約束，為機(jī)組最大、最小電出力；式(2-3)為機(jī)組爬坡約束，其中分別為機(jī)組的單位時(shí)間內(nèi)最大上調(diào)和下調(diào)功率；

熱泵消耗電轉(zhuǎn)熱功率熱出力滿足：

式中：分別為與風(fēng)電、光伏相連的熱泵用電功率；η為熱泵電熱轉(zhuǎn)換系數(shù)；熱泵出力；為熱泵出力上限；N_W、N_PV分別為風(fēng)電、光伏機(jī)組組數(shù)；

系統(tǒng)棄風(fēng)棄光功率尸P_t^cut,s為

式中：分別為在場景s下的風(fēng)電、光伏可發(fā)功率；分別為風(fēng)電、光伏接入電網(wǎng)功率；N_W、N_PV分別為風(fēng)電、光伏機(jī)組組數(shù)；

常規(guī)機(jī)組出力上下限約束和爬坡約束為：

式中：為常規(guī)機(jī)組出力；分別為常規(guī)機(jī)組出力上下限；分別為機(jī)組的單位時(shí)間內(nèi)最大上調(diào)和下調(diào)功率；

電力系統(tǒng)功率平衡約束：

式中：為常規(guī)機(jī)組出力；分別為風(fēng)電、光伏接入電網(wǎng)功率；N_chp、N_G、N_W、N_PV分別為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組數(shù)、常規(guī)機(jī)組數(shù)、風(fēng)電機(jī)組數(shù)、光伏組數(shù)；P_L,t為時(shí)段f系統(tǒng)電負(fù)荷；

電力系統(tǒng)潮流約束：

式中：為時(shí)段t支路j的潮流；P_lme,j、分別為支路j潮流的下限和上限；

熱源與熱負(fù)荷(熱交換站)節(jié)點(diǎn)傳熱約束：

式中：c為水的比熱容；分別為時(shí)段t熱源/熱負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i的供熱/耗熱功率；分別為時(shí)段t流經(jīng)熱源/熱負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i的熱水流量；分別為時(shí)段t流經(jīng)節(jié)點(diǎn)i的供水/回水溫度；

假設(shè)熱負(fù)荷的柔性調(diào)節(jié)能力滿足：①時(shí)段t負(fù)荷節(jié)點(diǎn)i吸收的熱功率在一定范圍內(nèi)；②T′個(gè)時(shí)段內(nèi)，熱交換站消耗的總熱量與用戶最理想供熱需求總量相等，即：

供水溫度和回水溫度受管道溫度允許值限制：

供熱管道節(jié)點(diǎn)溫度混合約束：

式中：分別為與節(jié)點(diǎn)i相連并從節(jié)點(diǎn)i起始/結(jié)束的支路集合；為時(shí)段t管道j中熱水出口溫度；為時(shí)段t管道k中熱水入口溫度；為時(shí)段t管道k中流出的熱水流量；為時(shí)段t管道j中流入的熱水流量；

供熱管道水溫動態(tài)特性約束：

式中：T_a,t為管道所處環(huán)境溫度；λ為管道材料的導(dǎo)熱系數(shù)；L_j為管道j的長度；τ_j,t為管道j的傳輸延時(shí)時(shí)間；F_j為管道j的特征量；分別為時(shí)間段t管道j中熱水出口溫度、時(shí)間段i-τ_j,t管道j中熱水入口溫度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮供熱網(wǎng)儲熱特性的電-熱綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，步驟三中采用遺傳算法進(jìn)行求解過程如下：

(1)確定初始值；

(2)確定遺傳算法參數(shù)，進(jìn)行二進(jìn)制編碼，產(chǎn)生初始種群；

(3)進(jìn)行適應(yīng)度值計(jì)算；

(4)進(jìn)行遺傳算法的選擇、交叉、變異操作，產(chǎn)生新一代種群；

(5)判斷是否達(dá)到進(jìn)化終止代數(shù)；如果達(dá)到迭代次數(shù)，則終止進(jìn)化，輸出種群最優(yōu)結(jié)果；否則，重復(fù)步驟(3)和(4)。