[发明专利]一种电热综合能源系统风电消纳能力评估的方法

说明书

本发明公开了一种电热综合能源系统风电消纳能力评估的方法，首先建立电热综合能源系统模型；然后建立基于凸包不确定集合CHUS表示下的风电出力形式；再构建两阶段风电消纳能力评估鲁棒模型，获得一组满足CHUS中所有风电出力不确定性并极小化运行风险的风电可接纳域；然后构造一系列的低维凸包LCH，并在高维空间中交汇成一种ACHUS；然后构建基于最坏场景的等比例伸缩规则，将ACHUS的动态不确定集合与两阶段鲁棒模型进行结合求解；再基于ACHUS的动态不确定集合与两阶段鲁棒模型结合的求解算法，获得新的风电可接纳域边界，并以此进行风电消纳能力评估。该方法评估结果更加准确，能为系统整体配置提供有力支持。

技术领域

本发明涉及电热综合能源系统技术领域，尤其涉及一种电热综合能源系统风电消纳能力评估的方法。

背景技术

目前，由于风电可再生和低碳清洁的特性，风电在全球电力行业中发挥着越来越重要的作用，但是风电本身的波动性和不确定性给电力系统的决策问题带来了严峻的挑战。针对这一现象，已有一些研究旨在通过构建先进的高级决策体系去应对不确定场景以及安装具有较高操作灵活性的装置弥补不确定因素引起的电力系统运行波动。除此之外，近来有些研究开始关注通过与其它异质能源系统的耦合和协同来提高电力系统应对不确定性的能力，比如电力系统与天然气系统或者区域热力系统之间的耦合，利用天然气或热能易于储存的特性进行能量之间的转化和储存，从而能够调节电力系统中的源荷不平衡，起到充当外部储存设备的功能。然而，天然气系统与区域热力系统亦受到自身安全约束与工作条件的限制，意味着可能有电力系统中的不确定场景仍不能被完全应对。同时考虑到实际应用，在中国东北以及北欧的电热综合能源系统中，热电联产(Combined heat-and-power，CHP)机组承担着热网的主要供热职责，其电功率和热功率的输出具有一定的相关性，因此，受供热的影响电热综合能源系统的部分电功率也会受到限制，这使得电热综合能源系统中的风电消纳能力评估成为一个悬而未决的问题。

现有技术针对风电消纳能力问题，提出风电可接纳域的评估指标，采用随机调度或鲁棒调度的方法制定一套总体评估框架，但是随机调度涉及到的随机场景模拟风电不确定性仅能保证对抽样场景的可行性，可能无法应对实际出力偏离抽样场景的情形；而鲁棒调度使用不确定集合表征风电的不确定性，但现有研究中的不确定集合的构建总是忽略了风电出力的时空相关性，没有利用历史数据去挖掘准确的风电不确定特性，这使得最终风电消纳评估结果不够准确，进而影响到整体系统应对不确定性资源的配置成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种电热综合能源系统风电消纳能力评估的方法，该方法通过历史数据挖掘风电出力的相关性，建立以凸包为不确定集合的两阶段鲁棒优化模型来评估电热综合能源系统的风电消纳能力，使评估结果更加准确，为系统整体配置提供有力支持。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种电热综合能源系统风电消纳能力评估的方法，所述方法包括：

步骤1、首先建立电热综合能源系统模型，所述电热综合能源系统模型包括电力网络约束条件、热力网络约束条件和电热耦合约束条件；

步骤2、然后建立基于凸包不确定集合CHUS表示下的风电出力形式，用于表征所述电热综合能源系统模型中的风电出力不确定性；

步骤3、根据步骤1所建立的电热综合能源系统模型，构建两阶段风电消纳能力评估鲁棒模型，获得一组满足凸包不确定集合CHUS中所有风电出力不确定性并极小化运行风险的风电可接纳域；

步骤4、然后构造一系列的低维凸包LCH，并在高维空间中交汇成一种近似高维凸包不确定集合ACHUS，以保证算法在各维度计算的适用性；

步骤5、然后构建基于最坏场景的等比例伸缩规则，使近似高维凸包不确定集合ACHUS顶点对应的可行系数表示的最坏场景与风电可接纳域边界建立联系，从而将ACHUS的动态不确定集合与两阶段鲁棒模型进行结合求解；