[发明专利]基于缩紧McCormick方法的综合热电系统调度方法

说明书

本发明提出一种基于缩紧McCormick方法的综合热电系统调度方法，属于热电系统联合调度技术领域。该方法建立基于量调节的区域供热系统的基础模型并进行重构，然后分别建立电力系统模型和能源模型，根据该三个模型建立由目标函数和约束条件构成的综合热电系统联合调度模型，将联合调度模型转化为凸的McCormick模型，采用分段McCormick技术对该McCormick模型进行转换，利用边界收缩算法求解转换后的模型，得到最终的综合热电系统调度方案。本发明可以降低计算复杂度，快速得到满足实际运行要求的可行性和最优性的解，以用于基于热网量调节的综合热电系统调度。

技术领域

本发明属于热电系统联合调度技术领域，特别提出一种基于缩紧McCormick方法的综合热电系统调度方法。

背景技术

电力系统是国家能源供应的重要组成部分，同时供热在能源系统中也起着关键作用。国际能源机构发现，全球能源使用量的一半以上用于供热。在供热方面，高人口密度地区主要采用区域供热系统，而低人口密度地区通常采用其他热替代品(例如单独的热泵，燃气锅炉，太阳能和电热)。这些供热方式在不同国家和地区所占的比例不同，其中的区域供热方式被证明能源效率较高。

电力和热能可以与集中式能源生产和区域供热基础设施同时生产。通常，这两个大型能源系统——电力系统和区域供热系统——通过热电联产(CHP)电厂和热电设施紧密相连。到2050年，CHP将为欧盟提供26％的电力。在丹麦，政府的目标是到2035年实现100％的可再生热能和电力生产。按照此发展趋势，在不久的将来，电力系统和区域供热系统将在能源生产和消耗过程中产生更大的相互影响。因此，综合热电系统需要一种有效的联合调度方法。

在综合热电系统的联合调度中，首先需要对区域供热系统和电力系统分别建模。而目前区域供热系统建模仍然存在许多问题，主要在于模型中非凸性和非线性网络流使得问题难以快速求解或是难以获得全局最优解。而在那些非凸项中，双线性项是最难处理的类型之一。目前处理区域供热系统优化的双线性的方法可以分为四类：非线性规划方法，广义弯曲变形，松弛方法和松弛紧缩方法。

非线性规划方法，例如内点法、顺序线性规划、连续二次规划，通常能够求解具有连续变量的非线性规划，并且易于使用现成的求解器实现。但是，它们仅旨在找到本地解决方案，并且在网络变大时可能收敛缓慢，甚至收敛失败。

广义本德斯分解可以解决某些类型的非线性规划和混合整数非线性规划。为了解决质量流率和温度乘积的双线性问题，提出了一种迭代算法，方法是固定一组变量，然后求解另一组变量，然后经验证，迭代求解两个子问题，直到收敛为止。但是该方法不能保证所获得的解是全局最优的还是局部最优的，收敛性也尚不明确。

松弛方法(例如圆锥形松弛，多面形松弛)会扩大原始的非凸可行集，直到变成凸问题。松弛后的问题虽然是凸问题，但却以牺牲解决原始问题的可行性为代价。松弛方法的性能很大程度上取决于松弛边界，严格的界限导致更强的放松。使用Gurobi中的双线性求解器可确保全局最优，并且可以用作评估其他方法的最优性的基准。但是，在处理大规模问题时，它收敛缓慢。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于缩紧McCormick方法的综合热电系统调度方法。本发明可以降低计算复杂度，快速得到满足实际运行要求的可行性和最优性的解，以用于基于热网量调节的综合热电系统调度。

本发明提出一种基于缩紧McCormick方法的综合热电系统调度方法，其特征在于，该方法建立基于量调节的区域供热系统的基础模型并进行重构，然后分别建立电力系统模型和能源模型，根据该三个模型建立由目标函数和约束条件构成的综合热电系统联合调度模型，将联合调度模型转化为凸的McCormick模型，采用分段McCormick技术对该McCormick模型进行转换，利用边界收缩算法求解转换后的模型，得到最终的综合热电系统调度方案。该方法包括以下步骤：

1)区域供热系统模型的重构与优化；具体步骤如下：