[發明專利]一種考慮多主體利益均衡的綜合能源系統的能量管理方法

有效

• 申請號: 202011097453.2
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112270432B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 王海燕;任志超;葉強;程超;徐浩;鄧盈盈;胥威汀;汪偉
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司經濟技術研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q50/06;H02J3/00;H02J3/46
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 李朝虎

1.一種考慮多主體利益均衡的綜合能源系統的能量管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

T1：將綜合能源系統中的各個要素劃分為綜合能源代理、儲能代理和用戶集群代理三個主體后，對各主體分別進行利益分析；

T2：能量管理中心根據綜合能源系統運行機制調控綜合能源系統內的能量，實現各主體之間能量流傳輸、經濟流傳輸和信息流傳輸的有序進行；

T3：能量管理中心基于綜合能源代理模型、儲能代理模型和用戶代理模型分別計算出各主體的實際效益值；

T4：能量管理中心基于三個主體的實際效益值獲取最優協調式能量管理策略；

T5：能量管理中心將最優協調式能量管理策略下發至各主體進行實施；

所述綜合能源代理IEA模型為：

IEA效益函數：

式中第一行等號后第一項表示IEA向用戶出售冷熱電能及向配網出售電能的售能收益，第二項表示在政府對清潔能源發電的政策支持下風電上網的補貼收益，第三項表示IEA向配能網絡購買電能、熱能或天然氣的費用，第四項為IEA基礎運營及其機組的運維費用；第五項為IEA的碳排放成本；

表示IEA輸出電/熱/冷功率；表示IEA出售電/熱/冷的價格；表示IEA向配電網購/售電功率；表示IEA向天然氣網購買天然氣的流量；和表示配電網的售/購電價和熱力網/天然氣網的售熱/氣價；表示風電機組出力；p_subsidy,wt表示風電上網補貼單價；表示CO2排放成本和排放量；

CO2的排放量為：

式中G_gas和P_electric表示從外部供能網絡購買的天然氣量和電量，kW·h；

約束條件包括：

1)能量轉換關系約束：

第一等式和第二等式表示燃氣輪機的電-氣-熱轉換關系；第三等式表示燃氣鍋爐的氣-熱轉換關系；第四等式表示吸收式制冷機的熱-冷轉換關系；第五等式表示電制冷機的電-冷轉換關系；式中表示t時刻燃氣輪機輸出電功率，單位為kW；表示t時刻燃氣輪機的啟停機狀態，為0-1變量，0表示停機，1表示啟動；表示t時刻燃氣輪機的天然氣消耗量，單位為m³；ρ_gas表示天然氣的熱值系數，單位為kW/m³；η_GT,E/η_GT,H表示燃氣輪機的發電/產熱效率系數；表示t時刻燃氣輪機輸出熱功率，單位為kW；表示t時刻燃氣鍋爐消耗的天然氣量，單位為m³；η_GB為燃氣鍋爐的效率系數；表示t時刻吸收式制冷機的輸出冷功率/輸入熱功率，單位為kW；η_AC表示吸收式制冷機的效率系數；表示電制冷機的輸出冷功率/輸入電功率，單位為kW；η_EC表示電制冷機的效率系數；

2)機組出力極限約束：

第一項表示燃氣輪機的出力極限；第二項表示燃氣鍋爐的出力極限；第三項表示吸收式制冷機的出力極限；第四項表示電制冷機的出力極限；

3)燃氣輪機爬坡約束：

式中，表示燃氣輪機爬坡率下限，單位為kW；表示燃氣輪機爬坡率上限，單位為kW；

4)聯絡線傳輸約束：

式中，表示IEA向配電網購電/售電的功率；表示向配電網購售電的標志位，為0-1變量，0代表不進行購/售電行為，1代表進行購/售電行為，在同一時刻僅允許進行購電或售電行為中的一種；表示IEA向電力網和天然氣網購入的電功率和天然氣流量；

5)IEA能量平衡約束：

IEA的能量平衡可分為對內的能量平衡以及對外的能量平衡，內部能量平衡是指IEA中的輸入輸出量的能量平衡，外部能量平衡是指IEA與ESA和UA之間的能量流通平衡，即整個IEA的能量平衡；內部能量平衡如下：

外部能量平衡表示IEA的輸出能量與ESA和UA需求量相等；

6)能源報價約束：

為了保障UA和IEA的利益，規定IEA的能源定價不高于向配能網絡購能的價格，不低于向配能網絡售能的價格；

儲能代理ESA模型：

ESA效益函數：ESA擁有蓄電池BAT，蓄熱槽TST，通過低價時期充能，高價時期放能的方式獲取收益，其效益函數為：

式中第一項表示ESA向UA售能的收益，即放能收益；第二項表示ESA向IEA購能的成本，及充能成本；第三項表示ESA的基礎運營費用及儲能設備的運維成本；

約束條件：

1)儲能設備運行約束

ESA需要滿足儲能的基本運行約束：

式中，表示t時刻儲能設備的已儲能量值，kW·h；σ_x為儲能設備的能量自損耗率；η_chr,x/η_dis,x為儲能設備的充/放能效率系數；為儲能設備x的充放能狀態標記位，為0-1變量，其中0表示不進行充/放能，1表示進行充/放能；表示儲能設備x的容量上下限，kW；表示儲能設備x的充能功率上下限，kW；表示儲能設備x的放能功率上下限，kW；

2)ESA能量平衡約束

ESA需要滿足內部的能量平衡約束，即ESA向IEA的購能量等于儲能設備的充能量，ESA向UA的售能量等于儲能設備的放能量：

此外，ESA為了保證售能競價成功，需要滿足自身報價低于當前時刻IEA的售能報價；

用戶代理UA模型：

1)用戶凈負荷需求

首先計算UA的凈負荷需求，設含光伏用戶為U₁，普通用戶為和為U₁和U₂的原始預測負荷，對于U₁，其購電需求如下：

則UA的原始凈負荷需求為UA出售的光伏電功率則應該滿足下式：

然后計算需求響應后的負荷需求；

2)用戶需求響應模型

負荷調控的約束：

式中，表示可削減電負荷占總負荷的比例；表示可轉移電負荷占總負荷的比例；

用戶代理商的購能需求應該滿足下式：

UA的效益函數：

式中第一項表示擁有光伏的用戶在滿足自身負荷的前提下向IEA出售光伏電量所獲收益及政府對于光伏上網的補貼；第二項表示用戶的用能不舒適度成本，ζ表示不舒適成本系數，第三項表示UA向IEA和ESA購能的成本；

能量管理中心包括人機交互模塊、人機交互界面、數據分析模塊、決策優化模塊和安全分析模塊；

綜合能源系統工作人員通過人機交互界面與人機交互模塊進行實時數據的交互；

各個代理采集歷史數據和預測數據通過人機交互界面存儲到系統的數據庫當中由數據分析模塊進行分析形成各類分析報告；

所述人機交互模塊實現工作人員與能量管理中心的交流；

所述數據分析模塊將各代理采集的實時數據存儲到數據庫中并進行分析，基于歷史數據形成各代理的分析報告；

決策優化模塊根據各代理收集的輸入參數制定系統的最優協調式能量管理策略，并將最優協調式能量管理策略下發至三個代理；

安全分析模塊來確保綜合能源系統安全運行。