[发明专利]一种电-气互联能源系统下用户价格响应特性的计算方法

权利要求书

1.一种电-气互联能源系统下用户价格响应特性的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

计算得到反映电力需求与天然气需求之间相关性的凝聚谱值N_xy，包括：

将电力需求与天然气需求以两个时间序列X＝x₁,x₂,…,x_n,Y＝y₁,y₂,…,y_n的形式表示；

计算X,Y的自相关系数R_xx和R_yy以及落后互相关系数R_xy和R_yx，

其中，k表示落后阶数，k＝0,1,2,…,M；n表示时间序列的长度，M＝n/3表示截断点数量，决定谱分析中滞后窗的选择；

计算得到2个时间序列协谱ch(f)、qh(f)，

其中，f表示谱分析相应的频率，ω(k)表示权重函数；

计算X,Y的单谱S_xx(f)、S_yy(f)和交叉谱S_xy(f)，

S_xy(f)＝ch(f)+iqh(f)；

计算X,Y的凝聚谱N_xy，

根据凝聚谱值N_xy确定用户价格响应特性的计算内容，包括以下步骤：当N_xy≥预设值时，计算内容包括电对电自需求弹性矩阵和气对气自需求弹性矩阵以及电对气交叉需求弹性矩阵和气对电交叉需求弹性矩阵；当N_xy预设值时，需求弹性的计算内容包括电对电自需求弹性矩阵和气对气自需求弹性矩阵；

建立电-气互联能源系统调度模型包括：

建立电-气互联能源系统的典型供能架构；

建立电-气互联能源系统下典型设备的能量流的数学模型；

建立电-气互联能源系统的综合调度模型的优化目标，包括：

以运行维护成本C_OM、购电成本C_ES、购热成本C_HS、储能折旧成本C_bw、燃料成本C_f、启停成本C_SS构成的运行费用C_ATC最小为优化的目标函数：

minC_ATC＝C_OM+C_ES+C_HS+C_bw+C_f+C_SS，其中，

式中，为设备s单位输出功率的运行维护费用，表示第s个设备在时刻t的输出功率，T为单位时段长度；

式中，96为全天时段总数，C_buy(t)为时段t的分时电价，P_buy(t)为时段t从主网的得到的供电功率，T为单位时段长度，

C_bw＝∑_tc_bwP_{ES_in}(t),P_{ES_in}(t)0，

式中，C_bat,rep为蓄电池的更换成本，Q_lifetime为电池单体全寿命输出总电量，T为单位时段长度，

式中，C_gas(t)为逐时气价，F_GB(t)为燃气锅炉t时段的燃气消耗量，T为单位时段长度，

式中，c_HS为蒸汽价格，T为单位时段长度，H_buy(t)为购热功率，蒸汽消耗速率F_buy(t)(t/h)，F_buy(t)＝H_buy(t)/996，蒸汽购买量P_buy(t)＝F_buy(t)T，

式中，c_SS.i表示设备i单位时刻开停机成本，U_i(t)为t时刻设备i的启停状态；

建立电-气互联能源系统的综合调度模型的约束条件，包括电功率约束、热功率约束与冷功率约束条件，其中，电功率约束包括交流母线电功率约束、交直流转换器效率约束、直流母线总负荷约束、电池储能约束、冰蓄冷空调系统设备约束、关口功率约束，电池储能约束，其中包括充放电功率约束、容量约束、爬坡率约束和日电量累积约束，冰蓄冷空调系统设备约束包括耗电功率约束、容量约束和日积累量约束；

交流母线电功率约束为：

P_buy(t)+P_GT(t)

＝P_AC-load(t)+P_AC-DC(t)+γ_ice(t)P_ice(t)+γ_ac(t)P_ac(t)+P_Br(t)

式中，γ_ice(t)和γ_ac(t)为冰蓄冷和电制冷空调系统的比例系数，P_Br(t)为溴化锂吸收式制冷机内冷却塔与泵的耗电功率；

交直流转换器效率约束为：

式中，η_A-D为交流转换为直流的转换效率，η_D-A为直流转化为交流的转换效率，P_DC(t)为时段t的直流母线总负荷；

直流母线总负荷约束为：

P_DC(t)+P_PV(t)＝P_DC-load(t)+P_{ES_in}(t)+P_{ES_out}(t)；

式中，P_PV(t)为光伏发电功率，P_DC-load(t)为直流负荷，

充放电功率约束为：

0≤γ_in+γ_out≤1，

式中，最大放电效率，为最大充电效率，γ_in和γ_out分别表示储能设备在时段，处于充能和放能的0-1状态变量，

容量约束为：

S_ES(0)＝SOC_intR，

式中，为储能电池最大电量，为储能电池最低电量，S_ES(t)为时段t电池储能状态，SOC_int、SOC_min和SOC_max为初始荷电状态、最小荷电状态和最大荷电状态，R为电池容量；

爬坡率约束为：

式中，分别为电池储能的最大充、放电功率，γ_ES是爬坡率约束系数，

日电量累积约束：

耗电功率约束为：

容量约束为：

式中，为蓄冰槽最大蓄冰量，为蓄冰槽最低蓄冰量，S_tank(t)为时段t的蓄冰状态，和分别为为初始蓄冰状态、最小蓄冰状态和最大蓄冰状态，S为蓄冰槽容量，

日积累量约束为：

关口功率约束为：

P(t)≤P_upp(t)，

其中，P_upp(t)为电网关口功率约束，

热功率约束为：

H_ac(t)+H_Br(t)≥H_space(t)，

冷功率约束为：

Q_Br(t)+Q_ice(t)+EER_coldP_ac(t)＝Q_sys(t)，

式中，Q_sys(t)为冷负荷需求；

利用电-气互联能源系统调度模型计算反映用户价格响应特性的需求弹性矩阵。