[發明專利]一種基于后悔規避的用戶級綜合能源系統優化方法

在審

• 申請號: 202011178140.X
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112417651A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 趙璞;林群;高建宇;潘樂真;鄭思源;姬旭東;李大任;朱海立;謝浩鎧;劉文琳
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司溫州供電公司;北京天和本安電力科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F111/10;G06F119/06;G06F119/08
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

本發明涉及一種基于后悔規避的用戶級綜合能源系統優化方法，本發明采用后悔規避方法優化傳統的以系統期望成本最優為目標的擴展規劃模型。通過深入分析用戶級綜合能源系統的天然氣價格變動場景及其內部的能源耦合設備和能量存儲設備運行特性，基于規劃周期內的系統綜合總成本凈現值構建以系統綜合后悔值最小為目標函數、系統運行和設備出力特性為約束條件的擴展規劃模型，該模型充分考慮了天然氣價格的不確定性，求得的規劃結果即為系統最優建設方案，相比于傳統方法提高了結果和準確性和合理性。

技術領域

本發明涉及綜合能源系統規劃領域，具體說是一種能源系統優化方法。

背景技術

用戶級綜合能源系統是能源消費的密集區域，主要包括園區、商業區、居民社區、醫院、高校等具體形式，具有對電、氣、冷、熱、煤、原油等能源需求大和對供能可靠性要求高的特點，是綜合能源系統建設和落實的具體表現形式。目前用戶側各類能源系統的調度和管控分屬不同的部門負責，能源系統內部設備的規劃、建設、運行、維護是單獨進行的,這導致了用戶側能源系統存在能源利用率低、投資建設成本高、各環節聯系不緊密等問題，對其綜合效益產生不利影響。近年，國家電網公司提出了建設能源互聯網、綜合能源服務戰略，以提升能源綜合利用效率為目標，優化能源供給與消費結構，構建多能協調互補的智慧能源系統。用戶級綜合能源系統是能源互聯網戰略的重點建設目標之一，想要做好其建設工作需做到規劃先行，研究合理的用戶級綜合能源系統規劃方法對解決當前社會能源問題，提升能源利用效率，增強能源供給可靠性，降低規劃成本有著重要的意義。

用戶級綜合能源系統涉及的不確定性因素眾多，主要來源于供能環節、能源傳輸環節和用能環節，其中能源價格的變動會使得系統規劃方案不再是最優方案，給規劃工作帶來困難。為減小能源價格不確定性對系統規劃結果產生的影響，本發明采用基于后悔規避的優化方法對用戶級綜合能源系統進行規劃，提升規劃方法和規劃結果的合理性，為綜合能源系統建設工作提供科學依據和理論指導。

發明內容

針對用戶側綜合能源系統存在的供能端天然氣價格變動影響系統運行成本，造成規劃方案與經濟性最優方案存在偏差的問題，本發明采用后悔規避方法優化傳統的以系統期望成本最優為目標的擴展規劃模型。通過深入分析用戶級綜合能源系統的天然氣價格變動場景及其內部的能源耦合設備和能量存儲設備運行特性，基于規劃周期內的系統綜合總成本凈現值構建以系統綜合后悔值最小為目標函數、系統運行和設備出力特性為約束條件的擴展規劃模型，該模型充分考慮了天然氣價格的不確定性，求得的規劃結果即為系統最優建設方案，相比于傳統方法提高了結果和準確性和合理性。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種基于后悔規避的用戶級綜合能源系統優化方法，具體包括如下步驟：

步驟1：采用階段場景樹的方法處理用戶級綜合能源系統存在的天然氣價格不確定性因素，設置規劃場景。

步驟2：分析用戶級綜合能源系統內部的電、天然氣、冷、熱、蒸汽等能源的耦合關系，構建系統典型能源設備的運行特性和數學模型。

步驟3：以規劃階段的綜合總成本最小為目標函數，綜合能源系統運行和設備出力特性為約束條件，構建系統擴展規劃模型，求解不同天然氣價格波動場景下的最優方案。

步驟4：采用后悔規避優化方法解決步驟3規劃模型中天然氣價格不確定性的問題，以場景最優方案和規劃方案之間的綜合后悔值最低為目標函數構建基于后悔規避的用戶級綜合能源系統規劃模型。

步驟5：采用分支-割平面法求解基于后悔規避的用戶級綜合能源系統規劃模型，計算系統最優建設方案及不同場景下系統的典型運行方式。

在上述方案的基礎上，步驟1具體包括如下步驟：

場景樹的各節點代表不同規劃階段天然氣的價格，場景樹的邊代表相鄰階段之間的價格變化情況，場景樹從首節點到末節點形成的路徑代表一個多階段天然氣價格場景；