[发明专利]一种基于双层优化的区域综合能源系统规划优化方法

说明书

本发明公开了一种基于双层优化的区域综合能源系统规划优化方法，包括如下步骤：S1、选择多组容量方案对区域综合能源系统进行容量优化，找出区域综合能源系统的多组容量优化配置方案；S2、对步骤S1中规划出的多组容量优化配置方案进行优化运行，得到区域综合能源系统的多组运行输出结果，然后利用混合整数线性规划MILP求解系统的优化运行问题；S3、进行容量选择，将步骤S2中多组运行输出结果与负荷需求进行比较，得出各组规划方案的负荷供给可靠性；S4、将得到的可靠性反馈到步骤S1的容量优化规划中，对区域综合能源系统的容量优化进行重新选择和优化，重复步骤S1‑S3，选择供电可靠性最强的容量规划方案。

技术领域

本发明涉及能源综合利用技术领域，具体涉及一种基于双层优化的区域综合能源系统规划优化方法。

背景技术

随着智能配电和能源互联网技术的发展，涉及多能源需求互补特性的多方互动已成为解决能源系统效率低、电力短缺问题的有效途径。区域综合能源系统(RIES)是一种新的能源供应方式，它利用先进的能源转换和输送技术，将太阳能、风能、地热能、天然气(NG)、生物质等资源转化为消费者所需的冷、热、电等能源，从而提高人们对能源的综合利用率以及能源供应系统的灵活性、安全性、经济性和自愈能力。规划设计是综合能源系统的核心技术体系之一，直接关系到系统的经济性、环保性和可靠性。在规划设计过程中，需要考虑可再生能源系统间歇、灵活、多变的组合方案和不同的系统运行控制策略，传统的确定性优化方法已不再适用于系统的容量规划。合理的RIES容量规划可以延缓传统能源供应系统的建设，提高系统能源供应的可靠性，满足用户对能源质量的要求和政府对环境保护的要求。然而，现有的系统容量规划研究还不是很深入，主要针对微电网和分布式供电容量规划的最低经济成本，缺乏对规划合理性的有效验证，无法保证规划结果的可信度。另外，RIES作为一种新的能源供应模式，其容量规划问题一直备受关注，但一直没有得到很好的解决。因此，为了填补这一空白，本文提出了一种兼顾经济性和环境性的两阶段优化方法。第一阶段进行容量规划，第二阶段进行运行优化，将第一阶段规划的结果纳入第二阶段运行优化，验证第一阶段规划结果的合理性，实现第一阶段与第二阶段的配合，并确保为系统提供最佳容量。

规划设计是RIS的核心技术体系之一，直接关系到系统的经济性、环保性和可靠性。现有的规划研究主要集中在热电联产系统(CHP)、分布式能源(DER)和微电网的容量规划。一些研究仅从经济成本的角度考虑系统的规划，如文献《Approaches to OptimalDesign and Operation of Distributed Energy Systems》提出了一种混合整数线性规划(MILP)方法的应用，该方法利用设计变量变量之间的层次关系来优化分布式能源系统的设计和运行，文献《An MILP(mixed integer linear programming)model for optimaldesign of district-scale distributed energy resource systems》提出了一种区级DER系统的优化设计。在此基础上，文献《Optimal planning of microgrid power andoperating reserve capacity》提出了一个耦合微电网电力和备用容量规划问题的公式，文献《Optimized Planning of Power Source Capacity in Microgrid,ConsideringCombinations of Energy Storage Devices》提出了一种综合考虑DG、ES和负荷特性的微电网电源容量优化模型。在经济成本的基础上，一些研究开始考虑环境成本对系统规划的影响，例如，文献《Impact of carbon tax on internal combustion engine sizeselection in a medium scale CHP system》研究了碳税对冷热电力系统装机容量的影响，以及文献《Resilient Off-grid Microgrids:Capacity Planning and N-1Security》开发了一种考虑安全性的微网容量规划和运行的优化模型和算法。