[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

权利要求书

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N_p编号i＝1,2,3,…,N_p，热电联产机组总数为N_c编号j＝1,2,3,…,N_c，以及纯产热机组总数为N_h编号k＝1,2,3,…,N_h；P_i表示第i个纯发电机组的电出力，O_j和H_j分别表示第j个热电联产机组的电出力和热出力，T_k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，F_T、F_P、F_C和F_H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，f_i(P_i)、f_j(O_j,H_j)和f_k(T_k)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，α_i、β_i和γ_i＞0表示第i个纯发电机组运行成本函数f_i(P_i)的参数，α_j、β_j、γ_j＞0、δ_j、θ_j＞0和ε_j表示第j个热电联产机组运行成本函数f_j(O_j,H_j)的参数，α_k、β_k和γ_k＞0表示第k个纯产热机组运行成本函数f_k(T_k)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P_D分别表示系统电功率偏差与系统电负荷需求，P_L表示系统电传输损耗可由下式计算得到：

其中，B_im、B_ij和B_jn表示损耗系数矩阵B对应的元素；

其中，△H和H_D分别表示系统热功率偏差与系统热负荷需求，H_L表示系统热传输损耗可由下式计算得到：

其中，n和l_g分别表示热媒流经管道的总段数和每段管道的长度，t_sw和t_e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，P_i^max和P_i^min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，b_mj、c_mj和d_mj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，λ_p和λ_h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P_i、O_j、H_j、T_k、λ_p和λ_h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。

2.根据权利要求1所述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，所述双乘子迭代算法包括如下流程：

步骤3.1：输入电热综合能源系统相关参数，包括纯发电机组运行成本函数参数α_i、β_i和γ_i，热电联产机组运行成本函数参数α_j、β_j、γ_j、δ_j、θ_j和ε_j，纯产热机组运行成本函数参数α_k、β_k和γ_k，热网传输管道参数n、l_g和∑R，损耗系数矩阵B，纯发电机组出力上下限约束参数P_i^max和P_i^min，纯产热机组出力上下限约束参数和热电联产机组热-电可运行域约束参数，系统电负荷需求P_D，系统热负荷需求H_D；

步骤3.2：设置双乘子和各机组出力初始值，设置迭代次数s＝0,1,2...，当s＝0时设置系统双Lagrange乘子初值λ_p[0]和λ_h[0]，并设置各机组出力初值并使其满足如下：

步骤3.3：测量管道中供水温度和管道周围介质的平均温度，根据公式(21)～(24)分别计算系统电传输损耗、系统热传输损耗、各纯发电机组损耗惩罚因子和各热电联产机组损耗惩罚因子如下：

步骤3.4：根据公式(25)和(26)分别更新系统双Lagrange乘子如下：

其中，Ω_p＝{i∈N_p|P_i＝P_i^min∪P_i＝P_i^max}表示电出力达到上限/下限的纯发电机组集合，表示电出力达到可运行域边界的热电联产机组集合；

其中，表示热出力达到上限/下限的纯产热机组集合，表示热出力达到可运行域边界的热电联产机组集合；

步骤3.5：根据公式(27)～(30)分别计算各机组出力如下：

步骤3.6：根据公式(31)和(32)分别计算系统电功率偏差和系统热功率偏差如下：

步骤3.7：判断系统功率偏差是否满足收敛条件：若不满足，将s＝s+1返回步骤3.3；否则输出各机组出力最优解P_i^*、和并采用公式(1)计算系统运行总成本最小值

其中收敛条件可设置如下：

其中：ξ取|△P[s+1]|和|△H[s+1]|的最大值，μ表示收敛判定系数。