[發明專利]一種考慮綜合需求響應的綜合能源系統優化運行方法

在審

• 申請號: 202111150802.7
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113869741A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 李越;竇真蘭;蔡秀花;馬佳妮;衛思明
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

本發明公開了一種考慮綜合需求響應的工業綜合能源系統優化運行方法，首先，獲取該工業用戶運行日當天的短期多元用能需求和能源網絡購能情況的預測曲線；其次，對工業綜合能源系統的冷、熱、電、氣能量轉換設備及能流耦合進行建模分析，建立能量耦合模型；再次，研究工業用戶參與綜合需求響應的冷、熱、電用能需求特性，據此建立響應需求的數學模型；接著將工業綜合能源系統的優化問題抽象為混合整數線性規劃問題，采用MATLAB的yalmip平臺，調用Cplex求解工具進行運行優化求解；最后結合用戶的實際情況，得出該工業綜合能源系統的經濟最優運行方式，為管理者制定運行策略提供依據。本發明能夠實現工業用戶運行成本節約，并引導其參與城市綜合需求響應。

技術領域

本發明屬于綜合能源領域的運行優化方法領域，具體涉及一種考慮綜合需求響應的工業綜合能源系統優化運行方法。

背景技術

電力行業作為國民經濟的有力支撐，經歷了長期的建設與發展。如今，用能需求增長與電網擴容困難之間的矛盾將長期存在，在考慮季節與日內負荷特性時矛盾愈發尖銳。若在現有電源側和輸配電網絡的基礎上進行大規模擴容，以保證年用電高峰所在的數天內電網得以穩定運行，不僅工程成本昂貴，而且從全年輸配電網絡運行的角度來看資源利用率低，因此需要一種可以緩解短期內負荷增長與擴容困難矛盾的方法。需求響應為上述電網發展問題給出了可行解。用戶通過參與需求響應與電網雙向互動，緩解電力供應緊張矛盾，降低電力系統峰谷差。隨著負荷態勢感知技術逐漸成熟，需求側可以參與調峰、調頻、輔助服務及新能源消納，負荷側由單方面削峰填谷的管理方式轉變為與需求側的雙向互動。

工業用戶負荷因其用能需求大的特點，具有較大的需求響應潛力。現代的工業園區的能流復雜，且在能量的生產、轉換、存儲、利用等各個環節均存在耦合關系。因此，在研究工業用戶的需求響應時，將綜合能源系統納入考慮十分必要。同時，多能流耦合也為傳統電力需求響應開拓了新的響應維度。綜合能源系統整合了各類供能網絡，開創了新型供能體系，在可靠性、靈活性和經濟性方面均優于單一能源系統，實現了綜合能效提升。不同能源負荷的峰谷特性往往存在交錯，綜合需求響應通過用能替換，可以降低用能峰時供能網絡壓力，增強綜合能源網絡的穩定性。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種考慮綜合需求響應的工業綜合能源系統運行優化方法，能夠實現工業用戶運行成本節約，并引導其參與城市綜合需求響應。

實現上述目的的一種技術方案是：一種考慮綜合需求響應的工業綜合能源系統優化運行方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：獲取工業用戶運行日當天的短期多元用能需求和能源網絡購能情況的預測曲線；

步驟2：對工業綜合能源系統的冷、熱、電、氣能量轉換設備及能流耦合進行建模分析，建立能量耦合模型；

步驟3：根據工業用戶參與綜合需求響應的冷、熱、電用能需求特性和綜合需求響應，建立具體工業用戶補償方式，并據此建立響應需求的數學模型；

步驟4：將工業綜合能源系統的優化問題整合為混合整數線性規劃問題，以經濟性最優建立優化的目標函數，建立能流與設備的約束條件，采用MATLAB的yalmip平臺，調用Cplex求解工具進行運行優化求解；

步驟5：最后結合用戶的實際情況，得出該工業綜合能源系統的經濟最優運行方式，為管理者制定運行策略提供依據。

進一步的，步驟1中，工業用戶運行日當天的短期多元用能需求包括用冷需求、用熱需求和用電需求，能源網絡購能情況為從電網的購電功率。

進一步的，步驟2中，工業綜合能源系統的冷、熱、電、氣能量轉換設備包括：冷熱電三聯供機組、燃氣鍋爐、儲熱罐及電制冷機組，其中，冷熱電三聯供機組包括：燃氣輪機發電機、余熱回收鍋爐和吸收式制冷機；

對于各設備，有以下設備模型，

(1)冷熱電三聯供機組CCHP：