[發明專利]基于縮緊McCormick方法的綜合熱電系統調度方法

有效

• 申請號: 202110445651.1
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113177185B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 孫宏斌;孫勇;郭慶來;李寶聚;王彬;呂項羽;鄧莉榮;張海鋒;潘昭光;李德鑫;張璇;莊冠群;陽天舒;張宗寶
• 申請（專利權）人: 國網吉林省電力有限公司;清華大學
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明提出一種基于縮緊McCormick方法的綜合熱電系統調度方法，屬于熱電系統聯合調度技術領域。該方法建立基于量調節的區域供熱系統的基礎模型并進行重構，然后分別建立電力系統模型和能源模型，根據該三個模型建立由目標函數和約束條件構成的綜合熱電系統聯合調度模型，將聯合調度模型轉化為凸的McCormick模型，采用分段McCormick技術對該McCormick模型進行轉換，利用邊界收縮算法求解轉換后的模型，得到最終的綜合熱電系統調度方案。本發明可以降低計算復雜度，快速得到滿足實際運行要求的可行性和最優性的解，以用于基于熱網量調節的綜合熱電系統調度。

技術領域

本發明屬于熱電系統聯合調度技術領域，特別提出一種基于縮緊McCormick方法的綜合熱電系統調度方法。

背景技術

電力系統是國家能源供應的重要組成部分，同時供熱在能源系統中也起著關鍵作用。國際能源機構發現，全球能源使用量的一半以上用于供熱。在供熱方面，高人口密度地區主要采用區域供熱系統，而低人口密度地區通常采用其他熱替代品(例如單獨的熱泵，燃氣鍋爐，太陽能和電熱)。這些供熱方式在不同國家和地區所占的比例不同，其中的區域供熱方式被證明能源效率較高。

電力和熱能可以與集中式能源生產和區域供熱基礎設施同時生產。通常，這兩個大型能源系統——電力系統和區域供熱系統——通過熱電聯產(CHP)電廠和熱電設施緊密相連。到2050年，CHP將為歐盟提供26％的電力。在丹麥，政府的目標是到2035年實現100％的可再生熱能和電力生產。按照此發展趨勢，在不久的將來，電力系統和區域供熱系統將在能源生產和消耗過程中產生更大的相互影響。因此，綜合熱電系統需要一種有效的聯合調度方法。

在綜合熱電系統的聯合調度中，首先需要對區域供熱系統和電力系統分別建模。而目前區域供熱系統建模仍然存在許多問題，主要在于模型中非凸性和非線性網絡流使得問題難以快速求解或是難以獲得全局最優解。而在那些非凸項中，雙線性項是最難處理的類型之一。目前處理區域供熱系統優化的雙線性的方法可以分為四類：非線性規劃方法，廣義彎曲變形，松弛方法和松弛緊縮方法。

非線性規劃方法，例如內點法、順序線性規劃、連續二次規劃，通常能夠求解具有連續變量的非線性規劃，并且易于使用現成的求解器實現。但是，它們僅旨在找到本地解決方案，并且在網絡變大時可能收斂緩慢，甚至收斂失敗。

廣義本德斯分解可以解決某些類型的非線性規劃和混合整數非線性規劃。為了解決質量流率和溫度乘積的雙線性問題，提出了一種迭代算法，方法是固定一組變量，然后求解另一組變量，然后經驗證，迭代求解兩個子問題，直到收斂為止。但是該方法不能保證所獲得的解是全局最優的還是局部最優的，收斂性也尚不明確。

松弛方法(例如圓錐形松弛，多面形松弛)會擴大原始的非凸可行集，直到變成凸問題。松弛后的問題雖然是凸問題，但卻以犧牲解決原始問題的可行性為代價。松弛方法的性能很大程度上取決于松弛邊界，嚴格的界限導致更強的放松。使用Gurobi中的雙線性求解器可確保全局最優，并且可以用作評估其他方法的最優性的基準。但是，在處理大規模問題時，它收斂緩慢。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種基于縮緊McCormick方法的綜合熱電系統調度方法。本發明可以降低計算復雜度，快速得到滿足實際運行要求的可行性和最優性的解，以用于基于熱網量調節的綜合熱電系統調度。

本發明提出一種基于縮緊McCormick方法的綜合熱電系統調度方法，其特征在于，該方法建立基于量調節的區域供熱系統的基礎模型并進行重構，然后分別建立電力系統模型和能源模型，根據該三個模型建立由目標函數和約束條件構成的綜合熱電系統聯合調度模型，將聯合調度模型轉化為凸的McCormick模型，采用分段McCormick技術對該McCormick模型進行轉換，利用邊界收縮算法求解轉換后的模型，得到最終的綜合熱電系統調度方案。該方法包括以下步驟：

1)區域供熱系統模型的重構與優化；具體步驟如下：