一種面向多能負荷不確定性的綜合能源系統風險評估方法技術方案

本發明專利技術公開了一種面向多能負荷不確定性的綜合能源系統風險評估方法，包括如下步驟：步驟1，開始；步驟2，確定基于能源樞紐的綜合能源系統基本結構；步驟3，建立基于EH的IES優化調度模型；步驟4，提出一種不確定環境下IES風險評估方法。本方法提出了一個IES風險評估方法，以應對IES在多能負荷不確定環境下的決策風險。本發明專利技術方法有效增強了應對風險的能力，提高了系統的可靠性。考慮了決策者的風險喜好，避免了傳統魯棒優化的過度保守性。為能源交易決策和風險評估提供了新的工具和思路。交易決策和風險評估提供了新的工具和思路。交易決策和風險評估提供了新的工具和思路。

【技術實現步驟摘要】
一種面向多能負荷不確定性的綜合能源系統風險評估方法


[0001]本專利技術屬于電力系統規劃與運行
，尤其涉及一種面向多能負荷不確定性的綜合能源系統風險評估方法。

技術介紹

[0002]能源是人類社會賴以生存的重要物質基礎。傳統能源供應結構的能源利用效率低，導致高能耗和高排放，如何提高能源效率，減少環境污染，實現可持續能源發展是當前重要的研究話題。綜合能源系統(integrated energy system,IES)具有能源轉化、分配以及存儲等功能，具有良好的發展前景和利用價值。研究表明，IES可以通過電力、熱力和天然氣等獨立能源系統的耦合實現多能互補，從而降低系統運行成本并提高綜合能源利用效率。IES最優調度策略是保證系統經濟性和能效性的重要前提。然而，IES能源需求的不確定性往往會影響IES能源的分配和不同設備的調度策略，從而影響系統能源效率和經濟性。因此，如何使系統在考慮能源需求的不確定性風險的同時達到經濟性的目標具有重要的研究意義。

技術實現思路

[0003]本專利技術的目的在于提供一種面向多能負荷不確定性的綜合能源系統風險評估方法，以解決上述技術問題，以應對IES在多能負荷不確定環境下的決策風險。較于傳統確定環境下IES優化調度模型而言，雖然增加了一定的運行成本，但是有效增強了應對風險的能力，提高了系統的可靠性。考慮了決策者的風險喜好，避免了傳統魯棒優化的過度保守性。為能源交易決策和風險評估提供了新的工具和思路。
[0004]為實現上述目的本專利技術采用以下技術方案：
[0005]一種面向多能負荷不確定性的綜合能源系統風險評估方法，包括如下步驟：
[0006]步驟1，開始；
[0007]步驟2，確定基于能源樞紐的綜合能源系統基本結構；
[0008]步驟3，建立基于EH的IES優化調度模型；
[0009]步驟4，提出不確定環境下IES風險評估方法。
[0010]作為本專利技術進一步的方法：步驟2中所述綜合考慮電力網絡、熱力網絡的耦合機制，建立了考慮網絡拓撲約束的綜合能源系統優化調度模型的公式；
[0011]隨著IES系統的發展，基于EH的熱電聯產系統作為一種耦合電力系統具有良好的發展前景。EH熱電耦合關系的計算公式為：
[0012][0013]式中：為t時刻CHP輸入的天然氣；為HP輸入的電能；η
hp
為HP的效率；和分別為CHP的電轉換效率和熱轉換效率；p
t
為CHP輸出電能；h
t
為CHP和HP輸出的熱能之
和；
[0014]EH能量平衡方程表示為：
[0015][0016]式中:分別為t時刻EH的電能輸入、輸出；為t時刻EH的熱能輸出；E
t
和H
t
分別為t時刻ESU和TSU中存儲的電和熱；和分別為t時刻ESU的充、放電功率；和分別為TSU的充、放熱功率；分別為ESU充、放電效率；分別為TSU充、放熱效率。
[0017]作為本專利技術進一步的方法：步驟3中建立了基于EH的IES優化調度模型具體包括；
[0018]1)目標函數；
[0019]IES優化調度的主要目標就是提升系統的經濟效益，即在滿足用戶負荷需求的基礎上，以最優經濟運行為目標，協調能源的分配與轉化；以系統運行成本最小為目標函數建立模型，其中，系統運行成本包括購電成本、購氣成本、設備運行成本和自產設施發電發熱成本，成本函數具體如下：
[0020]IES通過電網公司購電，購電成本表示為：
[0021][0022]式中：為t時刻電價；為t時刻購電量；
[0023]IES通過天然氣公司購買天然氣，購氣成本表示為：
[0024][0025]式中：為t時刻天然氣的價格；為t時刻購氣量；
[0026]自產設施發電、發熱成本采用二次函數來描述：
[0027][0028]式中：b∈B、n∈N分別為PDN、DHN的節點集合；a
e
，b
e
，c
e
分別為GT的成本系數；a
h
，b
h
，c
h
分別為GB的成本系數；為t時刻b節點GT的發電量；為t時刻b節點GB的出力；
[0029]設備運行成本計算為：
[0030][0031]式中：i∈I為IES系統運行裝置i的集合；P
t，i
代表裝置i在t時刻的功率；c
m，i
代表裝置i的運行成本；
[0032]IES運行總成本C的數學表達式如下所示：
[0033]C＝C
pe
+C
pg
+C
sp
+C
op
；
[0034]2)目標函數；
[0035]為了保證系統在安全可靠的環境下運行，能源的交易和調度需要滿足配電網絡潮流約束，配電網絡采用了徑向拓撲結構，其功率流用線性化的分支流模型來描述：
[0036][0037][0038][0039]式中：l∈L為線路的集合；和為t時刻b節點從電網的有功、無功注入；和為t時刻b節點GT的有功、無功輸出；和分別為t時刻線路l注入節點b的有功、無功功率；和分別為t時刻節點b流出到線路l的有功、無功功率；和分別t時刻b節點的有功無功負荷；R
l
、X
l
分別為線路l的電阻和電抗；U0為松弛母線的電壓；U
t，o(l)
和U
t，r(l)
分別為線路l首端和末端電壓；
[0040]DHN由具有相同拓撲結構的供水管網和回水管網組成，水由熱源加熱，并注入供水管道；在某個節點，熱水從供應側流向返回側，熱能由熱交換器提取并輸送至用戶；在回流側，溫度相對較低的水被送回熱源；
[0041]熱源產生的能量與供應網絡、返回網絡的溫度相關：
[0042][0043]式中:為t時刻節點n的熱量供應,；C
p
為水的比熱容；為t時刻供水管道i中的質量流量；和分別為t時刻節點n在供應側和返回側的溫度；和分別為節點n供應側溫度的最小、最大值；
[0044]熱負荷通過換熱器連接到供熱系統，實現供、回管道之間的溫度交換，終端用戶所接收的熱量必須滿足他們的需求：
[0045][0046]式中：為t時刻節點n的熱量需求；為t時刻返回管道i中的水質量流量；和分別為節點n供應側溫度的最小、最大值；
[0047]當水穿過供水和回水管道時，由于不可避免的熱損失，其溫度會下降，由于大多數供熱系統是由地下管網組成的，假設供熱管道的環境溫度保持不變，對于供應網絡或回流網絡中的任何管道，下列關系成立：
[0048][0049]式中：λ
p
為單位長度管道的熱換系數；l
p
為供熱管道的長度；m
i
為t時刻管道i中的
水質量流率；和分別為管道i的進、出口溫度；為管道i所本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種面向多能負荷不確定性的綜合能源系統風險評估方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟1，開始；步驟2，確定基于能源樞紐的綜合能源系統基本結構；步驟3，建立基于EH的IES優化調度模型；步驟4，提出不確定環境下IES風險評估方法。2.根據權利要求1所述的一種面向多能負荷不確定性的綜合能源系統風險評估方法，其特征在于：步驟2中所述綜合考慮電力網絡、熱力網絡的耦合機制，建立了考慮網絡拓撲約束的綜合能源系統優化調度模型的公式；EH熱電耦合關系的計算公式為：式中：為t時刻CHP輸入的天然氣；為HP輸入的電能；η
hp
為HP的效率；和分別為CHP的電轉換效率和熱轉換效率；p
t
為CHP輸出電能；h
t
為CHP和HP輸出的熱能之和；EH能量平衡方程表示為：EH能量平衡方程表示為：EH能量平衡方程表示為：EH能量平衡方程表示為：式中:分別為t時刻EH的電能輸入、輸出；為t時刻EH的熱能輸出；E
t
和H
t
分別為t時刻ESU和TSU中存儲的電和熱；和分別為t時刻ESU的充、放電功率；和分別為TSU的充、放熱功率；分別為ESU充、放電效率；分別為TSU充、放熱效率。3.根據權利要求1所述的一種面向多能負荷不確定性的綜合能源系統風險評估方法，其特征在于：步驟3中建立了基于EH的IES優化調度模型具體包括；1)目標函數；IES優化調度的主要目標就是提升系統的經濟效益，即在滿足用戶負荷需求的基礎上，以最優經濟運行為目標，協調能源的分配與轉化；以系統運行成本最小為目標函數建立模型，其中，系統運行成本包括購電成本、購氣成本、設備運行成本和自產設施發電發熱成本，成本函數具體如下：IES通過電網公司購電，購電成本表示為：式中：為t時刻電價；P
tgrid
為t時刻購電量；IES通過天然氣公司購買天然氣，購氣成本表示為：
式中：為t時刻天然氣的價格；為t時刻購氣量；自產設施發電、發熱成本采用二次函數來描述：式中：b∈B、n∈N分別為PDN、DHN的節點集合；a
e
，b
e
，c
e
分別為GT的成本系數；a
h
，b
h
，c
h
分別為GB的成本系數；為t時刻b節點GT的發電量；為t時刻b節點GB的出力；設備運行成本計算為：式中：i∈I為IES系統運行裝置i的集合；P
t，i
代表裝置i在t時刻的功率；c
m，i
代表裝置i的運行成本；IES運行總成本C的數學表達式如下所示：C＝C
pe
+C
pg
+C
sp
+C
op
；2)目標函數；為了保證系統在安全可靠的環境下運行，能源的交易和調度需要滿足配電網絡潮流約束，配電網絡采用了徑向拓撲結構，其功率流用線性化的分支流模型來描述：式中：l∈L為線路的集合；和為t時刻b節點從電網的有功、無功注入；和為t時刻b節點GT的有功、無功輸出；和分別為t時刻線路l注入節點b的有功、無功功率；和分別為t時刻節點b流出到線路l的有功、無功功率；和分別t時刻b節點的有功無功負荷；R
l
、X
l
分別為線路l的電阻和電抗；U0為松弛母線的電壓；U
t，o(l)
和U
t，γ(l)
分別為線路l首端和末端電壓；DHN由具有相同拓撲結構的供水管網和回水管網組成，水由熱源加熱，并注入供水管道；在某個節點，熱水從供應側流向返回側，熱能由熱交換器提取并輸送至用戶；在回流側，溫度相對較低的水被送回熱源；熱源產生的能量與供應網絡、返回網絡的溫度相關：式中:為t時刻節...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉玉嬌，李國亮，施宏圖，梅盛旺，唐曉光，宋亮，徐小龍，劉彤，王濤，姚夫慶，呂高峰，秦賀，李巖林，侯文，梁祖輝，
申請(專利權)人：國網山東省電力公司棗莊供電公司，
類型：發明
國別省市：