[发明专利]一种综合能源系统多层递阶控制系统与方法

权利要求书

1.一种综合能源系统多层递阶控制系统，其特征是，包括：

组织层，所述组织层由综合能源系统调度中心为主构成；

协调层，所述协调层由优化调度策略分配器和子任务协调器为主构成；

执行层，所述执行层由直接控制器构成；

所述综合能源系统调度中心基于接收到的信息，制定适用于优化目标的总优化调度任务，构建适用于优化目标的系统模型和优化约束条件；

所述分配器基于组织层给定的系统模型、优化目标和约束条件，将总任务分解为多个子任务；

所述子任务协调器针对特定子任务，根据执行层反馈的当前态势信息和组织层分析决策形成的总优化调度任务，调整当前的运行控制策略；

所述执行层负责接收协调层下发的控制策略，与综合能源系统各分过程之间快速完成大数据交互；

协调层包括一个优化调度策略分配器和多个子任务协调器，负责全局协调控制；分配器基于组织层给定的系统模型、优化目标和约束条件，把总任务分解为多个子任务，每个协调器针对特定子任务，根据执行层反馈的当前态势信息和组织层分析决策形成的总优化调度任务，快速稳定处理的一定量的数据，调整当前的运行控制策略并实质性地影响未来一段时间内系统的设备工况；

所述协调层的分配器按照不同的约束条件，将组织层的总优化调度任务求解问题分解成一系列协调器可以并列执行的离散子任务和控制序列求解问题，每个子任务求解问题以及控制序列求解问题可以进一步被分解成为一系列离散指令求解问题；

优化调度总目标函数为：

min(obj)＝w₁×D_c+w₂×D_e+w₃×D_η

其中：obj为优化调度策略总目标，D_c、D_e和D_η分别是运行经济成本目标、碳排放成本目标、能源利用率成本目标，w₁、w₂和w₃分别是不同目标的权重系数；

电能平衡约束如下：

P_pg+P_es+∑P_gt＝P_load+∑P_user

其中：P_pg是与电网交互的电功率，大于0为从电网购电，小于0为向电网售电，P_es为储电装置的出力值，大于0为放电，小于0为充电，P_gt为各个发电设备的出力值，包括燃气发电机组的发电功率和可再生能源发电装置的发电功率，P_load为电负荷，P_user为综合能源系统内部各装置的耗电功率；

热平衡约束如下：

Q_cw，h+∑Q_i，h＝Q_load+∑Q_user，h

其中：Q_cw，h为循环系统传递的热量，Q_i，h为各个制热装置的输出热量，Q_load，h为热负荷，Q_user，h为各个热泵机组的输入热量；

冷平衡约束如下：

Q_cw，c+∑Q_i，c＝Q_load，c

其中：Q_cw，c为循环系统传递的冷量，Q_i，c为各个制冷装置的输出冷量，Q_load，c为冷负荷；

协调层的优化调度策略分配器将优化调度总目标具体为各个分目标，各个分目标的模型为：

D_c＝∑_t(P_pg(t)×p_pg(t)×Δt+F_gas(t)×p_gas(t)×Δt)

D_e＝∑_t(P_pg(t)×k_pg×Δt+F_gas(t)×k_gas×Δt)

其中：t为优化调度时刻，P_pg(t)、p_pg(t)、F_gas(t)、p_gas(t)分别为t时刻与电网交互的瞬时功率、瞬时电价、瞬时购气量、瞬时气价，Δt为一个优化调度时间窗的长度，k_pg、k_pg分别为电消耗量的和燃气消耗量的碳排放成本系数，j代表不同形式的能源，Q(j)为不同形式能源的消耗量，η_j为不同形式能源的利用率，k_loss为能源浪费的惩罚成本系数。