[发明专利]基于双乘子迭代算法的电热综合能源系统经济调度方法

摘要

本发明提出基于双乘子迭代算法的电热综合能源系统经济调度方法，流程包括：建立电热综合能源系统经济调度模型；采用Lagrange乘子法求解电热综合能源系统经济调度模型，转化为优化调度问题；设计双乘子迭代算法求解上述优化调度问题，找到满足约束条件下各机组的最优出力，计算电热综合能源系统优化调度下的运行总成本最小值；本发明中电热综合能源系统经济调度模型首次考虑了网络传输损耗，并且能够实现实时计算；实现了电热两种能源协同优化配置；在计及网络传输损耗的前提下，满足用户两种负荷需求的同时减少企业的产能成本；采用本发明提出的双乘子迭代算法可以避免直接求解多维隐式方程组，降低了模型求解的复杂程度并具有很快的收敛速度。

主权项

1.一种基于双乘子迭代算法的电热综合能源系统经济调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立电热综合能源系统经济调度模型，包括目标函数、等式约束条件和不等式约束条件；步骤1.1：建立电热综合能源系统经济调度模型的目标函数：假设系统包含纯发电机组总数为Np编号i＝1,2,3,…,Np，热电联产机组总数为Nc编号j＝1,2,3,…,Nc，以及纯产热机组总数为Nh编号k＝1,2,3,…,Nh；Pi表示第i个纯发电机组的电出力，Oj和Hj分别表示第j个热电联产机组的电出力和热出力，Tk表示第k个纯产热机组的热出力，系统以运行总成本最小为目标函数，具体描述如下：其中，FT、FP、FC和FH分别表示系统运行总成本、纯发电机组运行总成本、热电联产机组运行总成本和纯产热机组运行总成本，fi(Pi)、fj(Oj,Hj)和fk(Tk)分别表示第i个纯发电机组运行成本函数、第j个热电联产机组运行成本函数和第k个纯产热机组运行成本函数，具体描述如下：其中，αi、βi和γi＞0表示第i个纯发电机组运行成本函数fi(Pi)的参数，αj、βj、γj＞0、δj、θj＞0和εj表示第j个热电联产机组运行成本函数fj(Oj,Hj)的参数，αk、βk和γk＞0表示第k个纯产热机组运行成本函数fk(Tk)的参数；步骤1.2：确立电热综合能源系统经济调度模型的等式约束条件：其中，△P和PD分别表示系统电功率偏差与系统电负荷需求，PL表示系统电传输损耗可由下式计算得到：其中，Bim、Bij和Bjn表示损耗系数矩阵B对应的元素；其中，△H和HD分别表示系统热功率偏差与系统热负荷需求，HL表示系统热传输损耗可由下式计算得到：其中，n和lg分别表示热媒流经管道的总段数和每段管道的长度，tsw和te分别表示管道中供水温度和管道周围介质的平均温度，∑R表示热媒到周围介质间每千米管道的总热阻；步骤1.3：确立电热综合能源系统经济调度模型的不等式约束条件，包括公式(7)～(10)：其中，Pimax和Pimin分别表示第i个纯发电机组电出力的上限和下限；其中，和分别表示第k个纯产热机组热出力的上限和下限；其中，和组成线性不等式以确定热电联产机组的热‑电可运行域，具体描述如下：其中，bmj、cmj和dmj表示第j个热电联产机组热‑电可运行域不等式的系数；步骤2：采用Lagrange乘子法求解上述(1)、(3)、(5)，上述电热综合能源系统优化调度问题转化为如下优化调度问题：其中，λp和λh分别对应Lagrange函数L中电功率等式约束和热功率等式约束的Lagrange乘子；忽略网络传输损耗和不等式约束，对变量Pi、Oj、Hj、Tk、λp和λh分别求偏导数可得使系统运行总成本最小的Kuhn‑Tucker条件如下：上式(12)即协调方程，根据协调方程可得如下：进一步在模型中考虑网络传输损耗和不等式约束，则使得系统运行总成本最小的Kuhn‑Tucker条件如下：其中，和分别表示第i个纯发电机组和第j个热电联产机组的损耗惩罚因子，具体描述如下：步骤3：设计双乘子迭代算法求解上述优化调度问题，找到满足约束条件下各机组的最优出力，从而计算电热综合能源系统优化调度下的运行总成本最小值。