[发明专利]基于内点法的综合能源系统多场景优化分析方法

说明书

本发明提供了一种基于内点法的综合能源系统多场景优化分析方法，首先基于能源集线器（HB）概念对以区域混合能源站为核心的能源耦合环节进行能源比例分配分析，分别建立ICES中PHGCS稳态数学模型；然后，提出考虑效率指标最大化、费用指标最小化、排放指标最小化及多目标综合性能指标最优的多场景运行模式，建立不同负荷结构、多时段、多场景运行模式下的稳态优化分析模型；最后，在混合潮流的基础上采用原对偶内点法对稳态优化分析模型进行求解，对ICES整体和分时段性能指标进行综合分析，算例分析验证本发明所提方法对ICES进行稳态计算和优化运行分析的有效性。

技术领域

本发明涉及一种区域综合能源系统，具体涉及一种短期风电功率预测方法。

背景技术

随着工业生产和居民生活对能源需求的日益增加，以及在能源危机与环境污染的双重压力下，如何优化能源资源配置、提高能源利用效率、减少环境污染、实现能源可持续发展是当今学术界和工业界共同关注的话题。区域综合能源系统(ICES)的建设在世界范围内引起了广泛的关注，探究如何在环境友好的前提下提高能源使用率成为世界各国共同关注的问题。与传统冷、热、电分供系统相比，ICES有较高的综合能源利用效率。在ICES中，各种形式的能源，如电、热、气、冷等，在生产、传输、消费等各个环节实现耦合和交互，从而提高整个系统的运行经济性。ICES是能源互联网在能源协同、互济等方面的具体体现，是能源互联网的重要物理载体，是探究不同能源内部运行机理、推广能源先进技术的前沿阵地，具有重要的研究意义。

关于多能源系统的运行机理及运行优化研究一直是学术界关注的焦点。目前鲜有文献针对含电-热-气-冷子系统(PHGCS)的ICES稳态运行优化进行研究，已有的研究主要集中在以能量流为基础的电-热耦合系统、电-气耦合系统、电-热-气耦合系统、CCHP系统优化分析，未充分考虑含PHGCS的ICES稳态运行下的关键特征变量。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提出一种基于内点法的综合能源系统多场景优化分析方法，不仅适用于含PHGCS的ICES稳态计算和运行分析，而且能够合理反映ICES的稳态运行特性，以期节约ICES运行成本、提高能源利用效率、减少污染排放。

技术方案：本发明提供了一种基于内点法的综合能源系统多场景优化分析方法，包括以下步骤：

(1)向ICES输入系统信息，包括PHGCS的拓扑信息、能源集线器拓扑信息、耦合设备信息、PHGCS中的负荷信息、风电场出力信息、参数信息；

(2)建立区域电系统模型、区域气系统模型、区域热系统模型以及区域冷系统模型，并设定系统模型之间的耦合结构和组成方式；

(3)通过能源转换单元，将电、热、气、冷4种能源集中在ICES中，基于能源集线器原理进行能源比例分配系数分析；

(4)在考虑PHGCS运行关键约束基础上，建立含PHGCS的不同负荷结构、多时段、多场景运行模式下的多场景优化调度模型；

(5)采用原对偶内点法对多场景优化调度模型进行求解；

(6)输出ICES关键特征变量信息，包括：电系统中电压幅值、相角、有功、无功；热系统中热工质流量、温度、压强；气系统中流量、压强；冷系统中冷工质流量、温度、压强；特定能源比例分配系数。

进一步，步骤(2)各系统的建立包括：

①区域电系统模型

以交流潮流计算作为区域电系统的分析方法，电力系统的功率平衡方程为：