[发明专利]一种综合能源园区多阶段优化控制方法

说明书

本发明公开了一种综合能源园区多阶段优化控制方法，将控制周期分成若干阶段，在每个控制阶段期初进行设备选型和容量配置，得到该阶段的优化控制策略，用于满足长时间尺度下负荷增长的需求，包括：首先，建立各设备的数学模型；其次，建立多阶段优化控制框架，设计多阶段优化控制实施路径；进而，以全寿命周期成本最低为目标，以设备运行和功率平衡为约束，建立多阶段优化控制模型；采用混合整数线性规划算法进行求解，得到各阶段最优设备组合和容量配置方案以及优化运行策略，提升光伏消纳能力。本发明解决了现有研究未结合园区建设时序特征，忽略未来负荷需求变化，导致园区运行与设计阶段预期不符，造成资源浪费，限制效能发挥等问题。

技术领域

本发明涉及园区综合能源领域，尤其涉及一种综合能源园区多阶段优化控制方法。

背景技术

近年来，随着国民经济的快速增长，可再生能源发电、多能互补、集成优化技术的推广，综合能源服务产业得到了快速发展。园区综合能源系统(Park-level IntegratedEnergy System，PIES)作为用户侧电/气/热/冷多能源的典型耦合与供应对象之一，可显著提升可再生能源消纳能力以及综合能源利用效率，在各地不同类型园区获得了快速发展和应用，如上海迪士尼度假区示范工程、天津中新生态城、天津大学滨海工业研究院园区、国网客服中心北方园区型绿色能源网等。

然而，大量工程实践表明，部分PIES运行阶段经济性与设计阶段既定目标不符，存在运行初期超前建设、设备闲置；运行后期设备老化、容量短缺等问题，严重限制了PIES 的供能水平，而该现象出现的一个重要原因，就在于初期控制方案与后期运行之间缺乏有效衔接。合理控制是促进PIES运行效能发挥的首要环节。控制方案的制定需充分考虑PIES 未来冷/热/电负荷变化特征，通过能源生产、转换、储存环节的有机协同实现系统在长时间尺度不同季节、短时间尺度不同时段的互补优化，以降低系统用能成本。

现有研究从设备选型、储能接入、促进可再生能源消纳等角度研究了PIES优化控制方法，但忽略了PIES的建设时序特性。一般假设PIES在整个控制期内负荷水平不变，可在建设期初将所有能源设备一次投入，得到的控制方案源自预测的冷热电负荷水平。然而在实际工程中，随着园区开发深入，负荷随之增长，PIES的工程也往往划分为多期。在 PIES运行初期，用户较少，负荷需求较低，冗余的配置导致设备不能得到充分利用，造成了超前投资和资产闲置，带来极大的资源浪费；在PIES运行后期，随着越来越多用户入驻，园区的负荷增加，导致设备容量短缺和老化，无法满足负荷需求，供能水平下降。

总之，当前控制方法未能结合PIES的建设时序特征，忽略了未来系统冷热电负荷需求的变化。随着时间的推移，当负荷变化与设计阶段预期不符时，就会造成资源的浪费，限制PIES效能的发挥。因此，急需一种综合能源园区多阶段优化控制方法。

发明内容

本发明提供了一种综合能源园区多阶段优化控制方法，本发明解决了上述现有研究未能结合PIES的建设时序特征，忽略未来系统冷热电负荷需求的变化，导致负荷变化与设计阶段预期不符，造成资源浪费，限制PIES效能发挥等问题，详见下文描述：

一种综合能源园区多阶段优化控制方法，所述方法将综合能源园区的控制周期分成若干阶段，在每个控制阶段期初进行设备选型和容量配置，得到该阶段的优化控制策略，用于满足长时间尺度下负荷增长的需求，包括以下步骤：

首先，建立各能量生产、转换、储存单元数学模型，其次，建立综合能源园区多阶段优化控制框架，设计多阶段优化控制的实施路径；在此基础上以全寿命周期成本最低为目标，以每个控制阶段的设备运行和功率平衡为约束，建立综合能源园区多阶段优化控制模型；

采用混合整数线性规划算法进行求解，得到各控制阶段的最优设备组合和容量配置方案以及优化运行策略，促进促进PIES对光伏的消纳。

其中，所述综合能源园区多阶段优化控制框架和多阶段优化控制的实施路径具体为：