[发明专利]一种基于分布鲁棒优化方法的综合能源系统优化调度方法

权利要求书

1.一种基于分布鲁棒优化方法的综合能源系统优化调度方法，其特征在于：包括：

构建综合能源系统中的虚拟储能模型，包括：

首先对综合需求响应进行建模，综合需求响应包括负荷中断约束和负荷转移约束，其中，综合需求响应中的负荷中断约束表示为：

式中，上标t表示调度周期t，下同；是综合需求响应中电负荷的中断功率；是电负荷中断的最大比例；是综合能源系统中的电负荷；

综合需求响应中的负荷转移约束表示为：

式中，是综合需求响应中电负荷的转移功率；和分别是综合需求响应中的移出电功率和移入电功率的二进制系数；和分别是综合需求响应中的移出电功率和移入电功率；是电负荷转移的最大比例；

接着对供热网管道储能进行建模，采用节点法对供热网中管道的温度准动力学和热损失进行建模，则供水管道p的出口热水温度表示为：

式中，和分别是在t-(K-1)和t-K时刻的供水管道p入口处的热水温度；是供热网的环境温度；q_p和q_p+1分别是供水管道p和连接到供水管道p出口的管道的质量流率；和τ_p分别是第K-1个质块，第K个质块和供水管道p出口的质块的时间系数；k_p和l_p分别是温度损失系数和供水管道p的长度；

则供热网管道储能表示为：

式中，是供热网管道储能；c_w是水的比热容；Δt是两个相邻调度时间之间的时间间隔；

再对供气网管道储能进行建模，首先对供气网中管道L的管存和平均节点压力进行建模：

式中，和分别是供气网中管道L的管存和平均节点压力；Z_L是管道_L的管存系数；和分别是供气网中管道L的气体流入量和气体流出量；是供气网中的管道集合；

则供气网管道储能表示为

式中，是供气网管道储能；

最后对综合能源系统中的虚拟储能进行建模，基于上述的综合需求响应、供热网管道储能以及供气网管道储能的模型，将综合能源系统中的电力，热力和天然气的虚拟储能定义为综合需求响应、供热网管道储能以及供气网管道储能之间的协同：

式中，和分别为电力、热力以及天然气的虚拟储能；

采用基于Wasserstein距离的分布鲁棒优化方法，构建综合能源系统中分布式可再生电源出力不确定性的模糊概率分布集合；

基于所述虚拟储能模型和所述模糊概率分布集合，构建综合能源系统分布鲁棒优化调度模型，求解出基于分布鲁棒优化方法的综合能源系统优化调度策略，包括：

将由分布式可再生电源出力预测误差引起的功率偏差分配给每个燃气轮机GT，第i个GT在t时刻的实际输出功率表示为：

式中，第i个GT的实际输出功率和计划输出功率分别为和为分布式可再生电源输出功率的预测误差；是所有元素的值均为1的列向量；是第i个GT的参与因子，

综合能源系统分布鲁棒优化调度模型的目标函数是最小化综合能源系统的总运行成本，即：

式中，T是调度时刻数；q^t＝e^Tδ^t；N_GT是综合能源系统中GT的数量；和分别是天然气和电力的单价；和分别是由气源提供的天然气和由第i个GT消耗的天然气；是上级电网提供的电力；和是第i个GT的成本系数；和分别是综合需求响应中负荷中断和负荷转移的单价；

引入辅助函数h(q^t,t)线性化目标函数中的分布鲁棒部分所述辅助函数如下所示：

根据强对偶理论，目标函数中的分布鲁棒部分表示为

式中，λ^t和都是辅助变量；

运用重构线性化技术将二次约束转换为具有三个附加线性约束的矩阵公式，如下所示：

式中，是一个对称矩阵，其中z^t和c^t都是辅助变量；和分别是y^t的上限和下限；

综合能源系统分布鲁棒优化调度模型具有如下约束条件：

1)分布鲁棒机会约束：分布鲁棒机会约束的两个公式如下，第一个公式表示第i个GT的输出功率在其范围内的概率至少为1-ε_1,i；第二个公式确保第i个GT的输出功率的备用容量满足其限制的概率至少为1-ε_2,i；

式中，Ω_GT是GT的集合；和分别是第i个GT输出功率的上限和下限；是第i个GT备用容量的上限；ε_1,i和ε_2,i分别是两个约束的置信系数；

2)其他约束：包括电功率平衡约束、热功率平衡约束、天然气平衡约束、配电网潮流约束、供热网潮流约束、供气网潮流约束；

在Matlab平台上运用CPLEX求解器对所建立的优化调度模型进行求解即可得到综合能源系统分布鲁棒优化调度方案；

所述分布鲁棒机会约束的形式为：

式中，N_J是不确定约束的数量；

再采用如下的CVaR近似和松弛方法线性化分布鲁棒机会约束的形式；

式中，Z_CVaR是线性化后的分布鲁棒机会约束集合；和都是辅助变量。