[發(fā)明專(zhuān)利]基于熱管網(wǎng)約束自適應(yīng)調(diào)節(jié)的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110138564.1
• 申請(qǐng)日: 2021-02-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112766604B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 包哲靜;葉楊莉;劉睿捷;于淼;陸玲霞;郭曉鋼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q10/04
• 分類(lèi)號(hào): G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F30/20;G06F111/04;G06F111/08;G06F113/04;G06F113/06;G06F113/14;G06F119/08
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于熱管網(wǎng)約束自適應(yīng)調(diào)節(jié)的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法。根據(jù)調(diào)度時(shí)間窗內(nèi)的預(yù)測(cè)風(fēng)電功率、熱以及電負(fù)荷，考慮熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)約束和電網(wǎng)直流潮流約束，構(gòu)建熱電綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，以運(yùn)行成本最小為優(yōu)化目標(biāo)，得到CHP機(jī)組和向大電網(wǎng)購(gòu)電的調(diào)度值；在實(shí)時(shí)調(diào)度中，利用CHP機(jī)組平抑風(fēng)電功率實(shí)際值與預(yù)測(cè)值間的偏差，得到CHP機(jī)組的實(shí)際出力以及熱網(wǎng)中的實(shí)際水溫；判斷水溫是否越限，并計(jì)算水溫越界的統(tǒng)計(jì)概率，根據(jù)該統(tǒng)計(jì)概率值動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)熱網(wǎng)水溫約束的邊界值，并應(yīng)用于下一個(gè)調(diào)度窗的優(yōu)化模型中，調(diào)度窗在優(yōu)化過(guò)程中不斷地向前推進(jìn)。本發(fā)明充分利用熱管網(wǎng)水溫的柔性約束以平抑可再生能源的隨機(jī)波動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于綜合能源優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域，尤其涉及一種基于熱管網(wǎng)約束自適應(yīng)調(diào)節(jié)的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術(shù)

熱電綜合能源系統(tǒng)通過(guò)熱電耦合元件將熱網(wǎng)和電網(wǎng)耦合在一起，實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用，有利于提高能源的利用效率，有重要的研究意義和巨大的發(fā)展前景，圖1所示為熱電綜合能源系統(tǒng)的示意圖。風(fēng)電和太陽(yáng)能等可再生能源由于出力受自然條件的限制，其不確定性和波動(dòng)性會(huì)給要求實(shí)時(shí)供需平衡的電網(wǎng)帶來(lái)很大的沖擊，因此對(duì)于平抑風(fēng)電不確定性的研究一直備受關(guān)注。熱電綜合能源系統(tǒng)中熱管網(wǎng)的水溫變化范圍較大，具有天然的儲(chǔ)能特性，因此目前利用綜合能源系統(tǒng)平抑不確定可再生能源波動(dòng)的優(yōu)化調(diào)度模型和算法也越來(lái)越多。很多研究針對(duì)風(fēng)電的不確定性問(wèn)題展開(kāi)，在熱電綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度中，應(yīng)對(duì)該問(wèn)題的主要方法有：(1)模糊優(yōu)化；(2)場(chǎng)景優(yōu)化；(3)魯棒優(yōu)化。但在解決不確定性問(wèn)題時(shí)，模糊優(yōu)化方法存在合適的隸屬函數(shù)較難選擇，并易受到?jīng)Q策者主觀因素影響等問(wèn)題。場(chǎng)景優(yōu)化方法存在著準(zhǔn)確的概率分布函數(shù)較難獲得且求解計(jì)算量大等問(wèn)題，而魯棒優(yōu)化方法的缺點(diǎn)是有時(shí)求解結(jié)果過(guò)于保守。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于熱管網(wǎng)約束自適應(yīng)調(diào)節(jié)的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，該方法以熱網(wǎng)水溫的柔性約束平抑可再生能源不確定性，提升系統(tǒng)面對(duì)不確定能源的運(yùn)行魯棒性，擴(kuò)大可行域的范圍，增強(qiáng)系統(tǒng)的可調(diào)度性，通過(guò)能源系統(tǒng)間的剛?cè)峄?jì)來(lái)提高系統(tǒng)能源利用效率。

考慮到熱管網(wǎng)水溫的約束并不是剛性約束，偶爾的水溫越限不會(huì)影響到系統(tǒng)的運(yùn)行安全，是允許的；而且如果利用好，可以大大提升整個(gè)綜合能源系統(tǒng)對(duì)不確定能源波動(dòng)的消納能力。因此，對(duì)于一定的水溫允許越限概率的上限值，提出了基于熱管網(wǎng)水溫約束自適應(yīng)調(diào)節(jié)的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度策略，其中水溫約束邊界根據(jù)當(dāng)前的越限統(tǒng)計(jì)情況和允許越限概率的上限自適應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)最大化地利用所允許的水溫越限概率，實(shí)現(xiàn)不確定可再生能源的消納。因此，該調(diào)度策略能夠提高綜合能源系統(tǒng)的柔性，使系統(tǒng)的綜合能源利用效率得到提升。

熱管網(wǎng)水溫約束自適應(yīng)調(diào)節(jié)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)水溫約束越限概率能夠維持在上限，即最大允許值，通過(guò)計(jì)算當(dāng)前的水溫約束越限概率，以及其與最大期望值之間偏差的動(dòng)態(tài)特性，利用PID反饋控制的思想，調(diào)節(jié)水溫約束的邊界值，最終實(shí)現(xiàn)水溫約束越限概率達(dá)到其期望的上限值，即最大程度地利用熱管網(wǎng)中水溫的柔性約束來(lái)平抑隨機(jī)不確定能源的波動(dòng)，提高綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行靈活性。

本發(fā)明提出的基于熱管網(wǎng)約束自適應(yīng)調(diào)節(jié)的綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度方法，該方法的具體實(shí)現(xiàn)流程如下：

步驟1：建立考慮水力熱力的動(dòng)態(tài)傳熱過(guò)程熱網(wǎng)模型，該模型包括：

1.1熱管網(wǎng)通過(guò)保溫層、土壤層的徑向散熱；

1.2熱管網(wǎng)沿著水流動(dòng)方向的軸向散熱；

1.3考慮徑向散熱和軸向散熱的管道動(dòng)態(tài)傳熱模型。

步驟2：建立多時(shí)間尺度熱電綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型，步驟如下：

2.1根據(jù)管道動(dòng)態(tài)傳熱模型構(gòu)建熱網(wǎng)動(dòng)態(tài)模型；

2.2建立電網(wǎng)直流潮流模型；

2.3建立熱電耦合元件模型；