[发明专利]基于模型预测控制的综合能源系统鲁棒优化运行方法

权利要求书

1.一种基于模型预测控制的综合能源系统鲁棒优化运行方法，其特征是：包括以下步骤：

设置预测时域和滚动优化时域；

更新源荷历史数据；

考虑源-荷随机性，采用高斯过程回归方法进行源-荷预测，获得下一预测域内的预测值和误差范围；

采用MIN-MAX模型预测控制方法，建立鲁棒滚动优化模型，根据预测模型的预测数据和预测误差范围，进行未来滚动优化时域的设备出力的鲁棒滚动优化，得到未来滚动优化时域的运行指令；

建立鲁棒滚动优化模型的目标函数为：

P_gas、P_grid(t)分别表示天然气价格和分时电价；G_PGU(t)、G_b(t)、E_grid(t)分别表示发电机组，燃气锅炉用气量和电网购电量；u、w、M分别表示优化变量、源-荷预测误差和滚动优化时域；

综合能源系统在t时刻电能平衡可表示为式(6)：

E_PGU(t)+E_grid(t)+E_SE(t)+E_ren(t)+E²_err(t)＝E_ec(t)+E_L(t)+E¹_err(t) (6)

其中E_grid为电网购电量，E_PGU为发电机组的发电功率，E_ren为可再生能源的发电功率，E_SE为蓄电池的放电量，E_ec为电制冷机的用电量，E_L为用户电负荷,为可再生能源预测误差，为电负荷预测误差；

综合能源系统供t时刻热能平衡可表示为式(7)：

H_ext(t)+H_b(t)+H_SH(t)＝H_ab(t)+H_L(t)+H_err(t) (7)

其中H_ext(t)、H_b(t)、H_SH(t)、H_ab(t)和H_L(t)分别表示t时刻发电机组的余热回收的热量、燃气锅炉产生的热量、储热罐的供热量、吸收式制冷机输入的热量和用户的热负荷需求；H_err(t)表示t时刻热负荷的预测误差；

综合能源系统供t时刻冷能平衡可表示为式(8)：

C_ec(t)+C_ab(t)＝C_L(t)+C_err(t) (8)

C_ab(t)、C_ec(t)和C_L(t)分别表示为：吸收式制冷机出力、电制冷机出力和用户的冷负荷需求；C_err(t)表示t时刻冷负荷的预测误差；

蓄电池(t+1)时刻的状态x_e(t+1)可表示为：

x_e(t+1)＝(1-τ)×x_e(t)-η_ba×E_SE(t) (9)

其中τ为蓄电池的自放电系数，η_ba为储放电效率；

储热罐(t+1)时刻的状态x_h(t+1)可表示为：

x_h(t+1)＝(1-μ)×x_h(t)-η_t×H_SH(t) (10)

其中μ为储热罐的自放热系数，η_t为储放热效率；

由于储能设备的动态特性，考虑预测时域为P滚动优化时域为M时，蓄电池模型可写为：

其中

其中a＝1-τ，储热罐模型与此类似，此处不再赘述；

考虑到系统实际运行情况后，优化中除需满足能量平衡的等式约束外，加入如下不等式约束；

0≤E_PGU(t)≤E_PGUmax (12)

0≤E_ren(t)≤E_renmax (13)

0≤H_b(t)≤H_bmax (14)

0≤C_ab(t)≤C_abmax(t) (15)

0≤C_ec(t)≤C_ecmax(t) (16)

其中E_PGU(t)、E_ren(t)、H_b(t)、C_ab(t)和C_ec(t)分别表示t时刻发电机组发电、可再生能源发电、燃气锅炉、吸收式制冷机和电制冷机的功率，E_PGUmax、E_renmax、H_bmax、C_abmax(t)和C_ecmax(t)分别表示发电机组发电、可再生能源发电、燃气锅炉、吸收式制冷机和电制冷机的额定功率；表示储能装置的爬坡约束；和分别表示蓄电池和储热罐的最大容量。