[发明专利]一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法

权利要求书

1.一种考虑多主体利益均衡的综合能源系统的能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

T1：将综合能源系统中的各个要素划分为综合能源代理、储能代理和用户集群代理三个主体后，对各主体分别进行利益分析；

T2：能量管理中心根据综合能源系统运行机制调控综合能源系统内的能量，实现各主体之间能量流传输、经济流传输和信息流传输的有序进行；

T3：能量管理中心基于综合能源代理模型、储能代理模型和用户代理模型分别计算出各主体的实际效益值；

T4：能量管理中心基于三个主体的实际效益值获取最优协调式能量管理策略；

T5：能量管理中心将最优协调式能量管理策略下发至各主体进行实施；

所述综合能源代理IEA模型为：

IEA效益函数：

式中第一行等号后第一项表示IEA向用户出售冷热电能及向配网出售电能的售能收益，第二项表示在政府对清洁能源发电的政策支持下风电上网的补贴收益，第三项表示IEA向配能网络购买电能、热能或天然气的费用，第四项为IEA基础运营及其机组的运维费用；第五项为IEA的碳排放成本；

表示IEA输出电/热/冷功率；表示IEA出售电/热/冷的价格；表示IEA向配电网购/售电功率；表示IEA向天然气网购买天然气的流量；和表示配电网的售/购电价和热力网/天然气网的售热/气价；表示风电机组出力；p_subsidy,wt表示风电上网补贴单价；表示CO2排放成本和排放量；

CO2的排放量为：

式中G_gas和P_electric表示从外部供能网络购买的天然气量和电量，kW·h；

约束条件包括：

1)能量转换关系约束：

第一等式和第二等式表示燃气轮机的电-气-热转换关系；第三等式表示燃气锅炉的气-热转换关系；第四等式表示吸收式制冷机的热-冷转换关系；第五等式表示电制冷机的电-冷转换关系；式中表示t时刻燃气轮机输出电功率，单位为kW；表示t时刻燃气轮机的启停机状态，为0-1变量，0表示停机，1表示启动；表示t时刻燃气轮机的天然气消耗量，单位为m³；ρ_gas表示天然气的热值系数，单位为kW/m³；η_GT,E/η_GT,H表示燃气轮机的发电/产热效率系数；表示t时刻燃气轮机输出热功率，单位为kW；表示t时刻燃气锅炉消耗的天然气量，单位为m³；η_GB为燃气锅炉的效率系数；表示t时刻吸收式制冷机的输出冷功率/输入热功率，单位为kW；η_AC表示吸收式制冷机的效率系数；表示电制冷机的输出冷功率/输入电功率，单位为kW；η_EC表示电制冷机的效率系数；

2)机组出力极限约束：

第一项表示燃气轮机的出力极限；第二项表示燃气锅炉的出力极限；第三项表示吸收式制冷机的出力极限；第四项表示电制冷机的出力极限；

3)燃气轮机爬坡约束：

式中，表示燃气轮机爬坡率下限，单位为kW；表示燃气轮机爬坡率上限，单位为kW；

4)联络线传输约束：

式中，表示IEA向配电网购电/售电的功率；表示向配电网购售电的标志位，为0-1变量，0代表不进行购/售电行为，1代表进行购/售电行为，在同一时刻仅允许进行购电或售电行为中的一种；表示IEA向电力网和天然气网购入的电功率和天然气流量；

5)IEA能量平衡约束：

IEA的能量平衡可分为对内的能量平衡以及对外的能量平衡，内部能量平衡是指IEA中的输入输出量的能量平衡，外部能量平衡是指IEA与ESA和UA之间的能量流通平衡，即整个IEA的能量平衡；内部能量平衡如下：

外部能量平衡表示IEA的输出能量与ESA和UA需求量相等；

6)能源报价约束：

为了保障UA和IEA的利益，规定IEA的能源定价不高于向配能网络购能的价格，不低于向配能网络售能的价格；

储能代理ESA模型：

ESA效益函数：ESA拥有蓄电池BAT，蓄热槽TST，通过低价时期充能，高价时期放能的方式获取收益，其效益函数为：

式中第一项表示ESA向UA售能的收益，即放能收益；第二项表示ESA向IEA购能的成本，及充能成本；第三项表示ESA的基础运营费用及储能设备的运维成本；

约束条件：

1)储能设备运行约束

ESA需要满足储能的基本运行约束：

式中，表示t时刻储能设备的已储能量值，kW·h；σ_x为储能设备的能量自损耗率；η_chr,x/η_dis,x为储能设备的充/放能效率系数；为储能设备x的充放能状态标记位，为0-1变量，其中0表示不进行充/放能，1表示进行充/放能；表示储能设备x的容量上下限，kW；表示储能设备x的充能功率上下限，kW；表示储能设备x的放能功率上下限，kW；

2)ESA能量平衡约束

ESA需要满足内部的能量平衡约束，即ESA向IEA的购能量等于储能设备的充能量，ESA向UA的售能量等于储能设备的放能量：

此外，ESA为了保证售能竞价成功，需要满足自身报价低于当前时刻IEA的售能报价；

用户代理UA模型：

1)用户净负荷需求

首先计算UA的净负荷需求，设含光伏用户为U₁，普通用户为和为U₁和U₂的原始预测负荷，对于U₁，其购电需求如下：

则UA的原始净负荷需求为UA出售的光伏电功率则应该满足下式：

然后计算需求响应后的负荷需求；

2)用户需求响应模型

负荷调控的约束：

式中，表示可削减电负荷占总负荷的比例；表示可转移电负荷占总负荷的比例；

用户代理商的购能需求应该满足下式：

UA的效益函数：

式中第一项表示拥有光伏的用户在满足自身负荷的前提下向IEA出售光伏电量所获收益及政府对于光伏上网的补贴；第二项表示用户的用能不舒适度成本，ζ表示不舒适成本系数，第三项表示UA向IEA和ESA购能的成本；

能量管理中心包括人机交互模块、人机交互界面、数据分析模块、决策优化模块和安全分析模块；

综合能源系统工作人员通过人机交互界面与人机交互模块进行实时数据的交互；

各个代理采集历史数据和预测数据通过人机交互界面存储到系统的数据库当中由数据分析模块进行分析形成各类分析报告；

所述人机交互模块实现工作人员与能量管理中心的交流；

所述数据分析模块将各代理采集的实时数据存储到数据库中并进行分析，基于历史数据形成各代理的分析报告；

决策优化模块根据各代理收集的输入参数制定系统的最优协调式能量管理策略，并将最优协调式能量管理策略下发至三个代理；

安全分析模块来确保综合能源系统安全运行。