[发明专利]一种区域综合能源系统日前协同优化运行方法

说明书

本发明公开了一种区域综合能源系统日前协同优化运行方法，首先，分析区域综合能源系统结构，确定优化范围；其次，基于优化范围，提取多能源供给系统中能源生产和转换设备的输入输出特性和冷、热、电多种能源的输送、分配和使用特性，并在此基础上建立各设备的数学模型；然后，构建以区域多能源供给系统运行费用最少为目标的运行优化模型；最后，输入系统参数、设备参数和负荷预测数据，并对目标函数进行优化求解，得出区域综合能源系统日前协同优化运行方案。本发明通过区域综合能源系统中冷、热、电多种能源协调优化运行，提高能源使用效率，降低区域综合能源系统运行费用。

技术领域

本发明属于综合能源系统优化运行技术领域，特别涉及一种以经济性为优化目标的区域综合能源系统日前协同优化运行方法。

技术背景

随着传统化石能源枯竭与能源大量需求的矛盾日渐加剧，能源供应可靠性、环境友好性等问题受到了广泛关注，而现有冷、热、电等形式能量供应普遍存在低能源利用效率、分散化配置、高供能成本等情况，使得能源和环境已经成为制约国民经济可持续发展的主要瓶颈。电力系统、热力系统和燃气系统的物理特性互补性强,充分发挥各个供能系统的互补优势，可提高能源综合利用效率、促进可再生能源的消纳，方便向用户提供更加安全、经济、方便的能源电力服务。多能源供给系统是集电力、天然气、热能、冷能供应为一体的新一代能源系统，对优化能源结构、高效利用各类能源和大比例消纳可再生能源有重要的推动作用，是未来能源发展重要趋势。

多能源供给系统作为能源互联网中的重要组成物理部分，可以为多种能源协同、综合利用提供技术支撑，具体涉及电力、燃气、热力和冷力等不同物理属性能源的综合供应。多能源供给系统具有多重耦合特性。首先，多联供等能流生产、转换装置可将不同能源系统联系起来，且其输出各种能量流的比例在一定范围内可控可调；其次，由于多元独立储能元件和双向转换储能元件的存在，使得多能源网络耦合关系大大增强，且可以根据负荷需求自由转换；最后，在多能利用环节存在多种电能替代设备，增加了用户在多能源之间的选择自由。多重耦合特性的存在大大增加了多能源供给系统建模的复杂度和优化运行策略制定的难度，传统单能源系统研究方法已无法适用于多能源供给系统的研究需求。因此，基于电力、燃气、热力和冷力等能源生产、转换、传输、利用的物理属性，考虑多重耦合特性，研究多能源供给系统设备、网络建模方法以及优化运行策略，对发展综合能源系统具有重要意义。

发明内容

发明目的：本发明提出一种区域综合能源系统日前协同优化运行方法，能提高能源使用效率，响应能源价格机制，降低区域综合能源系统终端供能费用。

发明内容：本发明所述的一种区域综合能源系统日前协同优化运行方法，包括以下步骤：

(1)分析区域综合能源系统结构，确定优化范围；

(2)基于优化范围，提取多能源供给系统中能源生产和转换设备的输入输出特性和冷、热、电多种能源的输送、分配和使用特性，并在此基础上建立各设备的数学模型；

(3)构建以区域多能源供给系统运行费用最少为目标的运行优化模型；

(4)输入系统参数、设备参数和负荷预测数据，并对目标函数进行优化求解，得出区域综合能源系统日前协同优化运行方案。

步骤(2)所述的设备主要包括燃气轮机、燃气锅炉、风力发电机、光伏电池、余热锅炉、电锅炉、电制冷设备、溴化锂制冷机组、电网交互功率、电储能、热储能、冷储能。

步骤(3)所述运行优化模型的目标函数为

min C＝C_f+C_ex+C_st+C_w

其中，C_f为天然气消耗费用：

C_ex为区域综合能源系统与电网的功率交互费用：