[发明专利]基于热管网约束自适应调节的综合能源系统优化调度方法

说明书

本发明公开了一种基于热管网约束自适应调节的综合能源系统优化调度方法。根据调度时间窗内的预测风电功率、热以及电负荷，考虑热网动态约束和电网直流潮流约束，构建热电综合能源系统优化调度模型，以运行成本最小为优化目标，得到CHP机组和向大电网购电的调度值；在实时调度中，利用CHP机组平抑风电功率实际值与预测值间的偏差，得到CHP机组的实际出力以及热网中的实际水温；判断水温是否越限，并计算水温越界的统计概率，根据该统计概率值动态自适应调节热网水温约束的边界值，并应用于下一个调度窗的优化模型中，调度窗在优化过程中不断地向前推进。本发明充分利用热管网水温的柔性约束以平抑可再生能源的随机波动，并实现综合能源系统优化调度。

技术领域

本发明属于综合能源优化调度领域，尤其涉及一种基于热管网约束自适应调节的综合能源系统优化调度方法。

背景技术

热电综合能源系统通过热电耦合元件将热网和电网耦合在一起，实现能源的综合利用，有利于提高能源的利用效率，有重要的研究意义和巨大的发展前景，图1所示为热电综合能源系统的示意图。风电和太阳能等可再生能源由于出力受自然条件的限制，其不确定性和波动性会给要求实时供需平衡的电网带来很大的冲击，因此对于平抑风电不确定性的研究一直备受关注。热电综合能源系统中热管网的水温变化范围较大，具有天然的储能特性，因此目前利用综合能源系统平抑不确定可再生能源波动的优化调度模型和算法也越来越多。很多研究针对风电的不确定性问题展开，在热电综合能源系统的优化调度中，应对该问题的主要方法有：(1)模糊优化；(2)场景优化；(3)鲁棒优化。但在解决不确定性问题时，模糊优化方法存在合适的隶属函数较难选择，并易受到决策者主观因素影响等问题。场景优化方法存在着准确的概率分布函数较难获得且求解计算量大等问题，而鲁棒优化方法的缺点是有时求解结果过于保守。

发明内容

本发明的目的针对现有技术的不足，提供一种基于热管网约束自适应调节的综合能源系统优化调度方法，该方法以热网水温的柔性约束平抑可再生能源不确定性，提升系统面对不确定能源的运行鲁棒性，扩大可行域的范围，增强系统的可调度性，通过能源系统间的刚柔互济来提高系统能源利用效率。

考虑到热管网水温的约束并不是刚性约束，偶尔的水温越限不会影响到系统的运行安全，是允许的；而且如果利用好，可以大大提升整个综合能源系统对不确定能源波动的消纳能力。因此，对于一定的水温允许越限概率的上限值，提出了基于热管网水温约束自适应调节的综合能源系统优化调度策略，其中水温约束边界根据当前的越限统计情况和允许越限概率的上限自适应进行调整，通过最大化地利用所允许的水温越限概率，实现不确定可再生能源的消纳。因此，该调度策略能够提高综合能源系统的柔性，使系统的综合能源利用效率得到提升。

热管网水温约束自适应调节的目标是实现水温约束越限概率能够维持在上限，即最大允许值，通过计算当前的水温约束越限概率，以及其与最大期望值之间偏差的动态特性，利用PID反馈控制的思想，调节水温约束的边界值，最终实现水温约束越限概率达到其期望的上限值，即最大程度地利用热管网中水温的柔性约束来平抑随机不确定能源的波动，提高综合能源系统的运行灵活性。

本发明提出的基于热管网约束自适应调节的综合能源系统优化调度方法，该方法的具体实现流程如下：

步骤1：建立考虑水力热力的动态传热过程热网模型，该模型包括：

1.1热管网通过保温层、土壤层的径向散热；

1.2热管网沿着水流动方向的轴向散热；

1.3考虑径向散热和轴向散热的管道动态传热模型。

步骤2：建立多时间尺度热电综合能源系统优化调度模型，步骤如下：

2.1根据管道动态传热模型构建热网动态模型；

2.2建立电网直流潮流模型；

2.3建立热电耦合元件模型；