[發(fā)明專利]一種城市級綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法

在審

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• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112200695A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周蘇洋;莊文楠;顧偉;孫鍇宇;陳曉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);國網(wǎng)浙江省電力有限公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06F30/20;H02J3/00;H02J3/06;G06F113/04;G06F113/14
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

本發(fā)明公開了城市級綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，包括如下步驟：步驟S1，搭建區(qū)域內(nèi)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)模型；步驟S2，建立區(qū)域間城市級電?氣互聯(lián)系統(tǒng)，搭建天然氣高壓外環(huán)網(wǎng)管道儲氣模型；步驟S3，建立以燃?xì)忾T站為核心、以熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組驅(qū)動的能源站模型；步驟S4，建立城市級綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，以總運(yùn)行成本最低為目標(biāo)，建立日前經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型。該方法可應(yīng)用于以燃?xì)忾T站為核心的能源站建設(shè)，對于能源價格制定與設(shè)備配置具有指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，它涉及一種城市級綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術(shù)

隨著能源與環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，轉(zhuǎn)變能源利用模式成為當(dāng)今世界關(guān)注的重點(diǎn)。研究表明，高能效、低污染的綜合能源系統(tǒng)(integrated energy system,IES)是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的有效手段，可保證電、氣、冷、熱等能源的聯(lián)合供給，具有良好的經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益。

近年來，對于綜合能源系統(tǒng)的研究集中于電、氣、冷、熱能源的動/穩(wěn)態(tài)潮流計算、最優(yōu)潮流、規(guī)劃配置、日前經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度等領(lǐng)域。按照綜合供能的范圍大小，可將IES分為跨區(qū)域級、區(qū)域級和用戶級三類。用戶級綜合能源系統(tǒng)以冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)(combinedcooling,heating andpower，CCHP)為核心，一般基于能源母線平衡式采用混合整數(shù)線性規(guī)劃法(mix integer linear programming，MILP)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)建模，可視為實(shí)現(xiàn)多種能源轉(zhuǎn)化與聯(lián)供的能源站(energy hub)，強(qiáng)調(diào)區(qū)域內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)、電鍋爐等多能設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)化。區(qū)域級綜合能源系統(tǒng)則在用戶級的基礎(chǔ)上計及多能輸配網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)化潮流等式為潮流約束，以保證各區(qū)域供能的穩(wěn)定可靠性。城市級綜合能源系統(tǒng)即為多個用戶級綜合能源系統(tǒng)互聯(lián)供能的區(qū)域級IES模式，典型案例為區(qū)域間高壓外環(huán)式儲/供能、區(qū)域內(nèi)中低壓網(wǎng)狀配能。由于冷/熱管網(wǎng)傳輸損耗較大，因此常采用電-氣互聯(lián)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)城市多區(qū)域能源互聯(lián)傳輸。CCHP系統(tǒng)中常見儲能設(shè)備為蓄電池、儲熱/冷罐、儲氣罐等，由于儲熱/冷罐損耗較大，因此基于電轉(zhuǎn)氣(power to gas，P2G)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能至天然氣的轉(zhuǎn)換并采用儲氣罐作為園區(qū)儲能方式較為普遍。同時，城市級電-氣互聯(lián)系統(tǒng)常以容量大、無需固定成本的管道儲氣作為儲能方式，以實(shí)現(xiàn)城市高壓環(huán)網(wǎng)下經(jīng)濟(jì)性的最優(yōu)。

目前，用戶級綜合能源系統(tǒng)的供能優(yōu)化調(diào)度研究已趨于完善，但是基于多個CCHP系統(tǒng)互聯(lián)互補(bǔ)的環(huán)網(wǎng)狀城市級電-氣互聯(lián)系統(tǒng)建模尚未有統(tǒng)一理論。傳統(tǒng)的電-氣互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)度模型并未考慮城市電-氣能源入口處配電站、燃?xì)忾T站、熱電聯(lián)產(chǎn)(combinedheating and power，CHP)設(shè)備的聯(lián)合用能優(yōu)化及對配氣網(wǎng)管道壓強(qiáng)的調(diào)節(jié)作用，缺乏壓強(qiáng)調(diào)節(jié)與管道儲氣能力間的關(guān)聯(lián)分析。同時，大部分文獻(xiàn)僅針對單一或組合的天然氣儲能設(shè)施，即儲氣罐、管道儲氣，進(jìn)行日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度優(yōu)化下的聯(lián)合研究，而對于不同儲能方式在經(jīng)濟(jì)性、使用壽命等方面的具體對比有待進(jìn)一步論證。價格機(jī)制方面，調(diào)度模型基本都考慮了峰谷電價或峰谷氣價，強(qiáng)調(diào)峰谷能源價格在削峰填谷方面的積極作用，但是對于氣-電能源價格比例在供能分配中的作用亟待深入研究。因此，有必要從以燃?xì)忾T站為核心的能源站建設(shè)、管道儲氣配置、峰谷價格控制等角度針對傳統(tǒng)日前經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行優(yōu)化與完善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種城市級綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，區(qū)域內(nèi)以冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供能，區(qū)域間以電-氣互聯(lián)系統(tǒng)保證能源互聯(lián)互補(bǔ)，同時基于高壓外環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)管道儲氣。結(jié)合電力二階錐凸松弛和天然氣穩(wěn)態(tài)等溫增量線性潮流算法，以最小化總運(yùn)行成本為目標(biāo)，建立考慮管道儲氣靈活性的城市級綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型。采用雙線性化算法建立以燃?xì)忾T站為核心、以熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組為驅(qū)動的能源站模型保證壓強(qiáng)可調(diào)、提升管道儲氣的可儲氣量與靈活性。計及峰谷能源價格實(shí)現(xiàn)對儲能設(shè)備的控制，并提升區(qū)域運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種城市級綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1，搭建區(qū)域內(nèi)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)模型；