[發(fā)明專利]計及風光相關性與預防維護的能量樞紐系統規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110483271.7
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN112950410B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 張?zhí)炻?/a>;黃博南;詹鳳楠;李玉帥;劉鑫蕊;孫秋野;楊珺;馬大中;劉振偉;王智良
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06Q10/04;G06Q10/20
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發(fā)明提供一種計及風光相關性與預防維護的能量樞紐系統規(guī)劃方法，涉及電力系統技術領域。本發(fā)明通過獲取能量樞紐系統規(guī)劃所需基礎參數,利用非參數核密度估計和Frank?Copula函數的風光出力場景生成方法，得到典型日風光出力序列；基于設備隨機故障率計算能量樞紐內每個設備的維護成本和可使用容量；利用隨機二層規(guī)劃方法建立計及風光出力相關性與預防性維護計劃的能量樞紐系統雙層多場景規(guī)劃模型，模型包括所述目標函數和約束條件；將基礎參數代入至構建模型中，以能量樞紐規(guī)劃年化總成本最小為目標，采用Cplex求解器對所述模型進行求解，輸出能量樞紐中選定設備的型號、數量、容量、維護計劃、維護成本及最優(yōu)出力數據。

技術領域

本發(fā)明涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種計及風光相關性與預防維護的能量樞紐系統規(guī)劃方法。

背景技術

能源是經濟發(fā)展的原動力,是現代文明的物質基礎，安全、可靠的能源供應是實現社會經濟持續(xù)發(fā)展的基本保證。環(huán)境污染、能源危機和人類生產生活過程中對能源消耗日益增大促使各國對電、天然氣、熱等多種能源協同規(guī)劃運行展開研究。在多能源系統運行過程中，人們最為關注的問題之一就是如何實現對多能源系統的精準建模，包括系統中能量生產、轉換、分配與存儲等環(huán)節(jié)。一些研究人員圍繞多能源系統展開了研究，其中蘇黎世聯邦理工學院提出的能量樞紐概念是典型代表，在解決多能源載體問題上發(fā)揮了至關重要作用，得到了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。

能量樞紐是能源生產者和消費者之間的接口，它結合了直接連接、能源轉換和能源存儲技術，以耦合電、天然氣、熱等多種能源以滿足負載需求。若想實現能量樞紐在滿足基本技術經濟約束條件下實現對多種能源的充分利用，需要對能量樞紐中的組件進行科學的選擇和容量配置。與單獨的電力和天然氣網絡相比，這種系統的規(guī)劃和運行將更加復雜和具有挑戰(zhàn)性。

目前，已有技術中研究了計及風機、光伏等可再生能源出力的能量樞紐規(guī)劃模型，分別利用威布爾分布和貝塔分布描述風機、光伏出力，在此基礎上對能量樞紐規(guī)劃問題進行建模。但是現有能量樞紐規(guī)劃模型并未考慮風光出力的相關性，事實上，風光等可再生能源出力具有不確定性且同地區(qū)風光出力還具有相關性。另一方面，現有研究針對能量樞紐內組件的維修成本都采用簡化計算公式，即用維修成本系數與維修組件標準容量相乘。這種簡單的計算方式都假設能量樞紐內組件在生命周期內可以發(fā)揮最大作用，即組件發(fā)生故障進行維修后其標準容量不會發(fā)生改變，這與組件的實際運行狀況存在很大的差別。

發(fā)明內容

針對現有技術的不足，本發(fā)明提供一種計及風光相關性與預防維護的能量樞紐系統規(guī)劃方法。

本發(fā)明的技術方案為，

一種計及風光相關性與預防維護的能量樞紐系統規(guī)劃方法，具體包括以下步驟：

步驟1：對能量樞紐系統內風光出力的不確定性和相關性進行表征；

步驟1.1：獲取需要進行能量樞紐系統規(guī)劃地區(qū)n天風機和光伏出力歷史數據，采用非參數核密度法選取高斯核函數分別生成能量樞紐優(yōu)化配置地區(qū)24小時內每個時段風機和光伏出力的概率密度函數和

式中，t＝1,2,...,24，為24個小時；PW^t和PI^t分別為t時刻風機和光伏的出力，PW_i^t和PI_i^t分別為第i天t時刻風機和光伏的出力；h為帶寬，K(·)為高斯核函數，表示如下:

步驟1.2：對生成的風機和光伏出力的概率密度函數和求積分，得到能量樞紐優(yōu)化配置地區(qū)24小時內每個時段風機和光伏出力的累積分布函數Φ(PW)和Φ(PI)，表示如下: