[發明專利]計及經濟性和可靠性的區域綜合能源系統優化配置方法

有效

• 申請號: 202110264372.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113158547B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 邊曉燕;史越奇;徐波;林順富;趙健;王小宇
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06N3/12;G06F111/04;G06F111/06;G06F111/08;G06F119/02;G06F119/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種計及經濟性和可靠性的區域綜合能源系統優化配置方法，包括以下步驟：1)建立區域綜合能源系統模型；2)獲取設備狀態轉移時序性模型；3)構建雙層優化配置模型；4)對雙層優化配置模型進行多目標求解，得到計及經濟性和可靠性因素的區域綜合能源系統多目標優化配置方案并執行。與現有技術相比，本發明具有考慮經濟性和可靠性、實用性強、精確性高、可靠性量化等優點。

技術領域

本發明涉及電力系統規劃技術領域，尤其是涉及一種計及經濟性和可靠性的區域綜合能源系統優化配置方法。

背景技術

區域綜合能源系統位于能源消費的終端環節，其以微網作為主要構成形式，有助于實現多能互補，提高能源利用率，區域綜合能源系統的優化配置是實現其安全、可靠、經濟供能的重要環節。近年來，國內外研究人員在區域綜合能源系統優化配置方面已開展了較多的研究，然而，現有的研究主要針對降低系統成本、降低碳排放量、提升可再生能源利用率等方面，而對區域綜合能源系統的可靠性方面的研究僅處于起步階段。

在涉及可靠性問題的區域綜合能源系統優化配置方面，現有的研究所提出的方法大多采用傳統的狀態枚舉法或非序貫蒙特卡洛模擬法對供能不足期望值指標進行量化，并通過添加相應約束條件的方式提升配置方案的可靠性。上述方法在優化配置模型中加入了可靠性約束，能夠確保產生的配置方案滿足相應的可靠性要求。然而，僅在約束條件中考慮系統的可靠性容易使配置方案偏向于保守，從而造成冗余設備的增加和過度投資等問題；另一方面，單目標優化配置方法的輸出結果較為單一，無法體現經濟性和可靠性之間的關系，同時也不利于為規劃人員的決策提供參考。

將可靠性作為優化配置目標函數的難點在于采用合適的方法實現可靠性量化，可靠性量化方法主要分為狀態枚舉法和模擬法兩大類，狀態枚舉法的評估狀態數量隨著系統元件的增加而呈指數級增長，因此該方法僅適用于故障元件較少的系統；模擬法又分為非序貫蒙特卡洛法和序貫蒙特卡洛法兩種，其中，后者能夠在抽樣的過程中考慮系統在時間序列上的變化，從而可以實現對含有儲能和可再生能源等時序強相關性設備的系統進行可靠性量化，目前，在區域綜合能源系統的優化配置方面，尚沒有提出采用序貫蒙特卡洛法作為其可靠性的量化方法。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種計及經濟性和可靠性的區域綜合能源系統優化配置方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種計及經濟性和可靠性的區域綜合能源系統優化配置方法，包括以下步驟：

1)建立區域綜合能源系統模型：對區域綜合能源系統進行描述，并分別對區域綜合能源系統中的能量轉換設備和儲能設備建立線性化數學模型；

2)獲取設備狀態轉移時序性模型：在區域綜合能源系統中，對于各能量轉換設備狀態變化的正常-故障-修復循環往復過程，分別建立基于馬爾可夫過程的設備狀態轉移時序性模型，并采用序貫蒙特卡洛抽樣生成設備故障狀態序列；

3)構建雙層優化配置模型：上層規劃模型根據系統的經濟性和可靠性目標進行優化配置，其確定的配置方案作為下層優化運行模型的輸入條件；下層優化運行模型在上層規劃模型確定的配置方案基礎上，通過優化運行獲取系統的最優可靠性和對應的運營成本，為上層規劃模型規劃方案的迭代改進提供依據；

4)對雙層優化配置模型進行多目標求解：上層規劃模型采用NSGA-II算法進行多目標求解；下層優化運行模型以每天為一個運行周期，將整個模擬周期劃分為多個階段，并采用線性規劃算法分別對各階段進行求解，最終得到計及經濟性和可靠性因素的區域綜合能源系統多目標優化配置方案并執行。