[发明专利]一种综合能源系统用能灵活性评价方法及系统

权利要求书

1.一种综合能源系统用能灵活性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，基于能源设备的物理特性及能源网络拓扑结构，建立综合能源系统映射模型；

步骤S2，根据综合能源系统的历史运行数据和供应区域内的历史负荷数据，建立供需两端不确定性测试集，生成需求端在所有测试集下的能源需求与能源供给对；

步骤S3，根据生成的能源需求与能源供给对，分别计算不同能流的灵活性；

步骤S4，基于模糊层次分析法，确定综合能源系统的整体用能灵活性；

所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S11，建立能源生产者模型和能源消费者模型，为系统整体灵活性评估提供单元可调度能力的量化方法；

步骤S12，建立输配网络拓扑子模型，连接供需两端；

所述步骤S11包括如下步骤：

步骤S111，根据历史负荷数据和影响当前负荷变化的环境因素，对系统供应区域内的能源消费者进行负荷预测，建立能源消费者模型：

式中，为第i个用户在时间段t内的负荷需求预测值；k为能源种类；q为能源能级的特征量；为同时间段的历史负荷数据；ξ_t为影响当前负荷变化的环境因素；

步骤S112，根据单元设备的物理特性，对不同类型的能源生产者进行建模，所述的能源生产者分为可调度生产单元、新能源生产单元和储能单元：

(1)可调度生产单元

综合能源系统的建设必须以可调度的能源生产者作为能源中枢，为源侧提供足够的调节空间，确保能源供应过程中的能量平衡和系统安全，所述的可调度生产单元的灵活性量化模型如下：

式中，E表示能源种类的集合；和分别为机组p在时间段t的能源供应量及其上限和下限，表示机组p对于某一形式能源的灵活供应能力，可以表示为机组容量和爬坡率的函数：

式中，和分别为机组p的容量上限和下限；RU_p和RD_p分别为机组p在升负荷和降负荷时的爬坡率；

(2)新能源生产单元

具有明显减排效益的新能源中的不可调度资源受当前天气条件的影响，这种不确定性和波动性能源的接入对系统灵活性影响较大，因此需要对新能源生产单元进行建模：

式中，为新能源机组n在时间段t内输出能源种类k的数量预测值；κ_t为影响当前新能源生产的因素；

(3)储能单元

储能单元通过储能与放能两种工作方式的相继切换，能精细化管理系统的供需平衡，实现间歇性能源出力在时间上的再分配，达到削峰填谷的效果，提高系统的灵活性，储能单元的灵活性受储能容量和充放速率影响，可用以下模型表示：

式中，E表示能源种类的集合，包括热和电两种可储存的能源形式；和分别为储能单元s在时间段t的充能数量和放能数量；和分别为储能单元s的充能、放能速率和额定容量；为储能单元s在时间段t的储能数量；η^s为储能单元s的充放效率；Δt为一个计算时间周期；

所述步骤S12通过节点连接矩阵建立冷、热、电、气这几种介质类型的输配网络拓扑子模型，并在拓扑上添加能源输入接口和能源输出接口，使步骤S11中建立的能源生产者模型和能源消费者模型接入到相应的能源网络中，连接供需两端，以平衡系统的物质流和能量流；对于能源生产者模型和能源消费者模型之间的接口，应满足以下条件：

式中，和分别为能源输入接口和能源输出接口；A和B分别为所有能源输入接口和能源输出接口的集合；δ∈(0,1)为表示能源输配过程中损耗程度的损失系数；和分别为输入接口传输容量的上限和下限。

2.根据权利要求1所述的综合能源系统用能灵活性评价方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下步骤：

步骤S21，结合步骤S1建立的能源生产者模型、能源消费者模型和输配网络拓扑子模型，以能源生产者模型产生的产能信息和能源消费者模型产生的消费信息来训练和更新不同模型的各层参数，形成供需两端不确定性测试集；

步骤S22，计算所有能源输入接口和能源输出接口的相关性系数并进行区域划分，生成能源需求与能源供给对。