[发明专利]区域综合能源系统分层优化运行方法

说明书

本发明公开了一种基于多目标模型预测控制的区域综合能源系统分层优化运行方法，包括设置区域综合能源系统调度周期内可再生能源消纳能力及综合能效最大为上层目标函数，设置运行成本、用能成本最小为下层目标函数；在各调度周期内，分别对区域综合能源系统中的分布式风、光输出功率及负荷进行预测，并基于系统实时状态进行预测误差校正以获得预测值；基于调度约束条件、上层目标函数、下层目标函数和预测值，采用模型预测控制方法进行在线滚动分层优化调度求解，获得滚动优化求解结果，输出区域综合能源系统一个调度时段内调度计划。本发明能够满足系统在线调整需求，制定出分层优化调度方案，实现区域综合能源系统分层优化运行。

技术领域

本发明属于能源系统优化调度方法，具体涉及一种基于多目标模型预测控制的区域综合能源系统分层优化运行方法。

背景技术

随着互联网+智慧能源发展战略的提出，大力发展可再生能源、提高综合能效、减少环境污染、降低系统运行成本已成为我国能源可持续发展的必然选择。因为区域综合能源系统具有与用能客户联系紧密、含多种分布式可再生能源、多能互补规划运行的显著特点，且实现了异质能流的耦合互联，为用户灵活供应电、热、气等多种能源需求，提升系统可再生能源消纳能力和综合能效，得到了广泛应用。

区域综合能源供能系统作为组成成分及结构复杂的异质能流耦合系统，供电/供气/供热需求是其主要供能任务。其中电力需求可由外部电网、CHP机组、分布式风光发电等提供；天然气供应来自于外部气网、电转气设备；热能供应来自CHP机组、电锅炉、燃气锅炉。区域综合能源系统装设有储能电池、储热装置等设备，可灵活调节并具有较高的经济性。由于分布式风光具有很强的不确定性，为最大化消纳可再生能源，需要为区域综合能源系统制定最优的调度策略，协调各类异质能流设备优化运行，经济灵活可靠地满足区域综合能源系统的内部能量需求。

目前，对区域综合能源系统的优化调度过程中负荷、可再生能源出力不确定性的处理，多通过建立考虑预测误差的多时段提前调度模型来实现，无法适应系统实际运行的在线调整需求；或满足了系统在线调整需求，但是未考虑预测信息和小时间尺度运行信息的误差。因此，急需一种能够满足系统运行时在线调整需求、考虑了预测信息和小时间尺度运行信息误差的滚动优化调度方法，基于模型预测控制理论和多时间尺度的调度思想，协调供能、蓄能装置的运行，经济可靠地满足区域综合能源系统多种用能需求。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种基于多目标模型预测控制的区域综合能源系统分层优化运行方法，能够基于满足系统在线调整需求的多时间尺度区域综合能源系统优化调度模型，制定出分层优化调度方案，实现区域综合能源系统分层优化运行。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于多目标模型预测控制的区域综合能源系统分层优化运行方法，包括：

基于区域综合能源系统设备组成和参数，生成调度约束条件；

设置区域综合能源系统单个调度周期内的可再生能源消纳能力最大、综合能效最大为上层目标函数，设置系统运行成本和用能成本最小为下层目标函数；

在各调度周期内，分别对区域综合能源系统中的分布式风电、分布式光伏输出功率及负荷进行预测，并基于获取到的系统实时状态进行预测误差校正，获得预测值；基于所述调度约束条件、上层目标函数和下层目标函数，输入所述预测值，采用模型预测控制方法进行区域综合能源系统的在线滚动分层优化调度求解，获得滚动优化求解结果；将所述滚动优化求解结果中的第一组控制变量解集生成为实时优化调度计划，输出区域综合能源系统一个调度时段内调度计划。

可选地，所述调度约束条件包括：

电功率平衡约束：