[发明专利]基于广义储能的多能源电力系统优化调度方法

权利要求书

1.一种基于广义储能的多能源电力系统优化调度方法，其特征在于：包括

步骤一、建立多能源电力系统中发电单元、供热单元、广义储能的数学模型；

步骤二、基于步骤一建立的多能源电力系统中发电单元、供热单元、广义储能的数学模型建立基于广义储能的多能源电力系统优化调度模型；

步骤三、求解所述基于广义储能的多能源电力系统优化调度模型，得到基于广义储能的多能源电力系统优化调度策略；

步骤一中，所述发电单元包括风力发电、光伏发电及热电联产机组；所述供热单元包括燃气锅炉、热电联产机组的余热锅炉及电转热装置；所述广义储能包括传统储能及虚拟储能，其中传统储能为电池储能与储热罐，虚拟储能指电力柔性负荷及热柔性负荷，为可在一定程度上实现某个时段内电量或热量需求的增加或减少且调节效果类似于传统储能的单元；

所述步骤一具体包括：

1.1建立基于广义储能的区域能源集线器架构

该架构中集电器的电力来源包括电网、风力发电、光伏发电、热电联产机组以及储电装置；相对地，集热器的热力来源包括燃气锅炉、热电联产机组的余热锅炉、电转热装置以及储热装置，集电器和集热器分别满足电负荷及热负荷的需求；

1.2建立多能源电力系统中发电单元数学模型，其中可再生能源出力采用预测功率曲线，热电联产CHP机组模型为：

同时，在某一时段内CHP机组的热功率和电功率用热电比表示为：

式中，表示第i_CHP台CHP机组在t时段输入的燃料热量，表示第i_CHP台CHP机组在t时段的电功率，表示第i_CHP台CHP机组在t时段的热功率，和分别为第i_CHP台CHP机组的燃料耗费系数，为第i_CHP台CHP机组的热电比；

1.3建立多能源电力系统中供热单元数学模型，包括：

(1)燃气锅炉模型

式中，表示燃气锅炉i_GB在时段t产生的热功率，表示燃气锅炉i_GB在时段t输入的天然气燃料热量，表示燃气锅炉i_GB的气热转化效率；

(2)电转热装置模型

式中，表示电转热装置i_ECH在时段t产生的热功率，表示电转热装置i_ECH在时段t输入的电功率，表示电转热装置的电热转化效率；

1.4建立广义储能模型，广义储能模型包括实际储能装置及虚拟储能装置；

(1)建立实际储电/储热装置统一模型，包括电池储能及储热罐；

利用能量状态(State of Energy,SOE)建立统一的电/热储能模型如下：

式中，和分别表示t时段和t-1时段储能装置i_ES的SOE，和分别表示储能装置i_ES在t时段的蓄电/热和放电/热功率，和分别表示储能装置i_ES的蓄电/热、放电/热效率，表示储能装置i_ES的自耗率；

(2)建立虚拟储能装置模型，包括电力柔性负荷模型及热力柔性负荷模型；

1)电力柔性负荷模型

电力柔性负荷主要考虑可转移负荷和可削减负荷两类，设定系统电价包括峰、平、谷三个阶段，峰-平电价差记为Δc₁，峰-谷电价差记为Δc₂，平-谷电价差记为Δc₃，假定高电价时段负荷向低电价时段平均转移，考虑响应之后的可转移负荷在峰、平、谷时段表示为：

式中，分别表示转移后的实际峰、平、谷时段负荷，分别表示原峰、平、谷时段的可转移负荷，t_f、t_p和t_g分别表示峰、平、谷电价的某一时段，T_f、T_p和T_g分别表示峰、平、谷三个阶段的总时段数，分别表示峰-平电价时段之间的负荷转移率、峰-谷电价时段之间的负荷转移率、平-谷电价时段的负荷转移率；

对于可中断负荷，采用事先与电网签订激励合同，在紧急情况下根据合同进行中断响应的方式参与电网功率调节，可表示为：

式中，表示第i_IL个可中断负荷在t时段内的实际出力状态，1表示正常出力，0表示中断出力；表示第i_IL个可中断负荷在t时段的实际功率，表示第i_IL个可中断负荷在t时段的原功率；

由此，可得系统在t时段的总电力负荷为：

式中，表示t时段可转移负荷大小，P_L,t表示t时段刚性电力负荷大小，N_IL表示可中断负荷的总个数；

2)热力柔性负荷模型

对于热负荷，采用自回归滑动平均时间序列模型描述为：

式中，T_in,t-j、T_supp,t-j、T_out,t-j分别表示t-j时段的室内温度、供水温度和室外温度；T_in,t-1、T_supp,t-1、T_out,t-1分别表示t-1时段的室内温度、供水温度和室外温度，T_back,t表示t时段的回水温度，T_in,t表示t时段的室内温度；α_j、β_j、γ_j、θ₁、φ₁、ω₁均为供热系统的热惯性参数；J为ARMA模型的阶数；

由此可得到供热功率为：

H_supp,t＝cm(T_supp,t-T_back,t) (10)

式中，H_supp,t表示t时段所需的供热功率，T_supp,t表示t时段的供水温度，c为水的比热容，m为热水的流量；

所述步骤二具体包括：

2.1建立基于广义储能的多能源电力系统优化调度模型目标函数

以系统运行成本最低为目标，得到目标函数为：

式中，C_Buy,t、C_fuel,t、C_REG,t和C_GES,t分别表示外部电网购电成本、天然气购买成本、新能源相关成本及广义储能相关成本；

2.2建立基于广义储能的多能源电力系统优化调度模型的约束条件，包括电力/热力供需平衡约束、CHP机组爬坡约束、储能装置充放电/热约束、储能充放电/热状态约束、储能装置能量状态约束、可中断负荷中断时间约束、室内温度约束、供水温度约束、电源最大/最小功率约束、热源最大/最小放热功率约束、外部电网最大传输功率约束。