[發明專利]一種園區綜合能源系統的魯棒規劃方法

在審

• 申請號: 202210908543.8
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115310797A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 胡志堅;陳志;王劍鋒;項添春;李天格;劉盛輝;龔慶武;劉妍;胡號;金堯;馬世乾;王天昊;王坤;李野;趙晨陽
• 申請（專利權）人: 武漢大學;國網天津市電力公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 馬麗娜

1.一種園區綜合能源系統的魯棒規劃方法，其特征在于，其包括步驟：

構建考慮PIES建設時序性的多階段規劃模型并基于對PIES的典型物理架構建模確定PIES中能量生產、能量轉換以及能量儲存設備的設備數字模型，其中，所述多階段規劃模型用于根據所述設備數字模型以及階段與階段之間的關聯性決策出各個規劃階段的候選設備配置；

在PIES中引入階梯碳交易并確定PIES的無償碳排放額并構建階梯碳交易費用的計算模型；

采用盒式不確定集描述PIES的源荷不確定性并在所述多階段規劃模型基礎上建立考慮階梯碳交易與源荷不確定性的PIES魯棒多階段規劃模型；

對所述PIES魯棒多階段規劃模型進行對偶和線性化處理得到混合整數線性規劃模型，并對混合整數線性規劃模型進行求解獲取PIES的魯棒規劃方案。

2.如權利要求1所述的一種園區綜合能源系統的魯棒規劃方法，其特征在于，所述構建考慮PIES建設時序性的多階段規劃模型，包括步驟：

將待配置設備的最短壽命年限作為所述多階段規劃模型的規劃周期的取值；

根據規劃周期內最大負荷水平的變化情況決定所述多階段規劃模型的規劃階段數目；

設置約束條件使前面規劃階段的方案與后續規劃階段相關聯且當前規劃階段的決策結果與前面所有規劃階段相關；

以全壽命周期成本最小為目標并結合所述約束條件決策出各個規劃階段的候選設備配置。

3.如權利要求2所述的一種園區綜合能源系統的魯棒規劃方法，其特征在于，所述以全壽命周期成本最小為目標并結合所述約束條件決策出各個規劃階段的候選設備配置，包括步驟：

使當前規劃階段的方案滿足當前規劃階段的負荷增長需求；

基于之前所有規劃階段的設備投資建設情況對當前規劃階段的候選設備進行配置直至決策出所有規劃階段的候選設備配置。

4.如權利要求3所述的一種園區綜合能源系統的魯棒規劃方法，其特征在于，所述基于對PIES的典型物理架構建模確定PIES中能量生產、能量轉換以及能量儲存設備的設備數字模型，包括步驟：

基于能量樞紐EH模型將PIES等效為一個涵蓋多種能源形式輸入和輸出的雙端口網絡；

確定PIES的能量生產、能量轉換以及能量儲存設備，其中，能量生產設備為光伏PV設備，能量轉換設備包括電轉氣P2G設備、電鍋爐EB設備、熱電聯產CHP設備以及燃氣鍋爐GB設備，能量儲存設備包括電儲ES設備、熱儲TS設備、氣儲GS設備；

對PIES的能量生產、能量轉換以及能量儲存設備進行數字建模并獲取各設備的數字模型，且所述各設備的數字模型包括：

PV設備的數學模型，其表示為：

其中，P_PV(t)表示PV設備在t時刻的輸出電功率，表示PV設備輸出電功率的上限，由設備的額定容量所決定；

P2G設備的數學模型，其表示為：

其中，G_P2G(t)、g_P2G(t)分別表示t時刻P2G設備輸出的天然氣功率、輸出的天然氣流量，η_P2G表示P2G設備的能量轉換效率，P_P2G(t)表示t時刻輸入P2G設備的電功率；Q表示天然氣低熱值，表示輸入P2G設備的電功率上限，由設備的額定容量確定；

EB設備的數學模型，其表示為：

其中，H_EB(t)表示EB設備t時刻輸出的熱功率，P_EB(t)表示t時刻輸入EB設備的電功率，η_EB表示EB設備的能量轉換效率，表示輸入EB設備的電功率上限，由設備的額定容量確定；

CHP設備的數學模型，其表示為：

其中，H_CHP(t)、η_CHP,h分別表示CHP設備t時刻輸出的熱功率以及設備的熱轉換效率，P_CHP(t)、η_CHP,e分別表示CHP設備t時刻輸出的電功率以及設備的電轉換效率，G_CHP(t)表示t時刻輸入CHP設備的天然氣功率，其取值單位與電功率的取值單位一致，根據天然氣低熱值Q進行轉化，表示輸入CHP設備的天然氣功率上限，由設備的額定容量確定，ΔG_CHP、分別表示CHP設備的最大、最小爬坡率；

GB設備的數學模型，其表示為：

其中，H_GB(t)表示GB設備t時刻輸出的熱功率；η_GB表示GB設備的能量轉換效率，G_GB(t)表示t時刻輸入GB設備的天然氣功率，其取值單位與電功率的取值單位一致，根據天然氣低熱值Q進行轉化，表示輸入GB設備的天然氣功率上限，由GB設備的額定容量確定，ΔG_GB、分別表示GB設備的最大、最小爬坡率；

所述ES、TS以及HS設備的數學模型，其表示為：

其中，s∈Ω,Ω＝{ES,TS,GS}表示ES、TS、GS三類儲能設備的集合，分別表示第s類儲能設備在t時刻的充能功率大小以及充能功率上限，分別表示第s類儲能設備在t時刻的放能功率大小以及放能功率上限，為0-1變量，當取值為1時表示t時刻第s類儲能進行充能，取值為0時表示t時刻第s類儲能進行放能，D_s(t)表示t時刻第s類儲能設備的荷能狀態，分別表示第s類儲能設備的充、放能效率，Δt為運行步長，取值為1h，D_s分別表示第s類儲能設備最大、最小荷能值，D_s(t₀)、D_s(t_T)分別表示第s類儲能設備在調度周期初和調度周期末的荷能狀態。