[發(fā)明專利]城市綜合能源系統(tǒng)隨機(jī)魯棒優(yōu)化方法及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111454240.5
• 申請日: 2021-12-01
• 公開（公告）號: CN114021390A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周冬旭;徐荊州;朱正誼;許洪華;羅興
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F111/04;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 北京君有知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11630
• 代理人: 焦麗雅

城市綜合能源系統(tǒng)隨機(jī)魯棒優(yōu)化方法及其應(yīng)用，該方法是基于狄利克雷混合模型與變分推斷算法的城市綜合能源系統(tǒng)隨機(jī)魯棒優(yōu)化方法，該方法包括如下步驟：建立基于數(shù)據(jù)的隨機(jī)魯棒模糊集；建立城市綜合能源系統(tǒng)隨機(jī)魯棒兩階段優(yōu)化模型;隨機(jī)魯棒兩階段模型的求解。本發(fā)明綜合考慮多重不確定性，基于狄利克雷過程混合模型與變分推斷算法對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行信息挖掘，構(gòu)建數(shù)據(jù)驅(qū)動不確定性模糊集，保留了數(shù)據(jù)本身的概率及置信區(qū)間信息，最大程度地結(jié)合隨機(jī)規(guī)劃與魯棒優(yōu)化的優(yōu)點(diǎn)，降低了決策的保守性；為實(shí)現(xiàn)響應(yīng)號召實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，在城市綜合能源系統(tǒng)中引入捕集設(shè)備，將碳捕集設(shè)備作為可調(diào)度負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)城市綜合能源系統(tǒng)多能流協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種優(yōu)化方法及其應(yīng)用，尤其是涉及一種城市綜合能源系統(tǒng)隨機(jī)魯棒優(yōu)化方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染、氣候變暖和能源安全等問題使得能源工業(yè)體系的轉(zhuǎn)型與升級迫在眉睫。我國作為全球最大的發(fā)展中國家和碳排放國，處在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的階段，經(jīng)濟(jì)增長快，用能需求大，以煤為主的能源體系和高碳的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，使我國碳排放總量和強(qiáng)度呈現(xiàn)“雙高”。2019年碳排放量占全球的比重達(dá)到29％，其中，能源活動碳排放98億噸，占全社會總量的87％。碳排放問題的根源是化石能源大量開發(fā)和使用，治本之策是轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式，加快推進(jìn)清潔替代和電能替代，徹底擺脫化石能源依賴。在政策支持下，光伏、風(fēng)電等可再生能源的裝機(jī)容量快速增長。但是，受限于電力系統(tǒng)運(yùn)行靈活性不足，我國棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象嚴(yán)重能源低碳轉(zhuǎn)型仍然面臨如何實(shí)現(xiàn)多能源系統(tǒng)協(xié)同可持續(xù)化發(fā)展的難題。隨著熱電聯(lián)產(chǎn)、熱泵、電儲能、蓄熱/蓄冷、天然氣發(fā)電等分布式清潔能源技術(shù)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)與供熱/供冷等其他能源系統(tǒng)的能量耦合和信息交互日益加深，逐漸形成以電力系統(tǒng)為核心的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)。

為響應(yīng)國家電網(wǎng)公司號召，依托快速發(fā)展的信息技術(shù)、分布式發(fā)電和儲能技術(shù)，綜合能源系統(tǒng)打破傳統(tǒng)孤立能源系統(tǒng)之間的壁壘，擴(kuò)大電力系統(tǒng)控制邊界和運(yùn)行靈活性，促進(jìn)多能高效互補(bǔ)和源-網(wǎng)-荷協(xié)同運(yùn)行，加速供熱/供冷系統(tǒng)的可再生能源滲透，為提高綜合能源利用效率、推動能源系統(tǒng)低碳化轉(zhuǎn)型提供可行路徑。

區(qū)域綜合能源系統(tǒng)以電力系統(tǒng)為核心，應(yīng)用分布式發(fā)電、可再生能源、儲能和需求響應(yīng)，促在進(jìn)電、熱、冷、氣等多種能源形式的供需互動，以提高區(qū)域能源利用效率和可再生能源消納水平。區(qū)域綜合能源系統(tǒng)以電力系統(tǒng)為樞紐，借助能源系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合，構(gòu)建綠色低碳、開放共享的能源生態(tài)。綜合能源系統(tǒng)是下一代能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型演進(jìn)方向，在促進(jìn)分布式可再生能源的消納和降低系統(tǒng)綜合用能成本方面具有顯著作用。然而，目前關(guān)于綜合能源系統(tǒng)的研究仍處于起步階段，以南京江北新區(qū)為例，其北部區(qū)域傳統(tǒng)工業(yè)用戶聚集，用能效率低；南部區(qū)域戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)集中，用能形式多樣、可靠性需求高，運(yùn)維管理水平有待提升。究其原因，城市能源普遍存在用能需求多樣、供能形式單一、資源缺乏協(xié)同、智能應(yīng)用不足的特征，亟需提升城市能源物聯(lián)及智慧管控能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題：(1)綜合能源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流建模問題：電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度問題一般采用穩(wěn)態(tài)電力潮流模型，忽略電力傳輸暫態(tài)過程，而考慮供熱管網(wǎng)熱力潮流的熱電聯(lián)合調(diào)度問題則必須考慮熱力傳輸時延和供熱系統(tǒng)溫度動態(tài)變化。現(xiàn)有熱電聯(lián)合模型大多基于節(jié)點(diǎn)方法表征熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)水溫映射關(guān)系，雖然在熱力仿真分析中具有良好精度，但約束、變量眾多，難以直接應(yīng)用于電-熱綜合能源系統(tǒng)最優(yōu)協(xié)同調(diào)度中。

(2)綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化問題：電力、熱力等能源系統(tǒng)過去彼此孤立運(yùn)行，其多能源互補(bǔ)和多系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行的收益沒有被最大化利用。供熱系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的能量耦合為擴(kuò)展電力系統(tǒng)運(yùn)行邊界、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行靈活性提供了有益補(bǔ)充。得益于供熱管網(wǎng)的慢動態(tài)、高時延特性，熱力系統(tǒng)可以扮演被動熱儲能的角色，協(xié)助電力系統(tǒng)進(jìn)行削峰填谷，消納高波動性、強(qiáng)間歇性可再生能源。