[发明专利]一种综合能源系统多时间尺度优化调度方法

说明书

本发明公开了一种综合能源系统多时间尺度优化调度方法，包括：基于日前风电出力、光伏出力、负荷预测值，以运营调度模块日运行收益最大和负荷模块用能成本最小为目标，建立日前优化模型，调整售电价格和需求响应补贴价格，确定日前调度计划；基于日前调度计划，以能源转换设备和储能设备出力调整成本最小为目标，建立日内优化模型，确定日内调度计划；基于日内调度计划，以储能设备出力调整成本最小为目标，建立实时优化模型，确定实时调度计划；以及利用粒子群优化算法求解日前、日内、实时优化模型的最优解，确定综合能源系统的调度计划。本方案基于运营商与用户之间的主从博弈行为，通过多时间尺度不断优化调整各设备出力，能够在提高能源消纳的同时提升系统运行经济效益。

技术领域

本发明涉及能源系统优化运行领域，特别涉及一种综合能源系统多时间尺度优化调度方法。

背景技术

随着经济社会的持续发展和环境污染问题的日益凸显，传统的能源生产和消费模式正在发生重大转变，能源产业肩负着提高能源效率、保障能源安全、促进新能源消纳和减少污染物排放等重要使命。传统的能源系统建设以单一系统的纵向延伸为主，不同能源系统之间的物理互联和信息交互较少。然而，高比例新能源的接入以及多元互动负荷的接入要求改变传统能源系统的建设路径和发展模式，构建综合能源系统。综合能源系统的建设以“横向多能互补、纵向源荷协调”为原则，兼顾能源系统安全性、经济性和清洁化，整合区域内电力、天然气等多种能源资源，满足用户的多种用能需求，因此，综合能源系统的优化调度成为能源领域的研究热点。

由于风电、光伏出力和负荷预测的的不确定性和波动性，风电、光伏和负荷曲线的预测曲线会产生较大误差，而预测精度会随着时间尺度的逼近逐渐提高，因此需要一种考虑多时间尺度的能源优化调度方法，能够增加不同时间尺度能源调度的耦合性，并充分考虑用户需求侧资源的灵活调度，在提高能源消纳的同时提升系统运行的经济效益。

发明内容

为此，本发明考虑系统运营商和用户之间的主从博弈行为，通过需求响应激励机制使用户参与能源优化调度中；考虑风、光可再生能源和用户负荷需求响应量的不确定性，建立了综合能源系统多时间尺度优化调度模型，不断修正运行计划与预测结果的偏差，能够在提高可再生能源消纳的同时提升系统经济运行效益。

本发明提供一种综合能源系统多时间尺度优化调度方法，该综合能源系统包括能源供应模块、运营调度模块和负荷模块，系统中的设备包括能源生产设备、能源转换设备和储能设备。能源供应模块适于向运营调度模块传送能源和能源价格信息，运营调度模块适于从能源供应模块购买能源并向负荷模块出售能源和提供需求响应补贴价格，负荷模块适于根据需求响应补贴价格平移或削减需求响应负荷，并上传至运营调度模块以便运营调度模块根据需求响应负荷调整各设备出力和能源购买量。

在该方法中，首先，基于日前1小时级能源生产设备中风电出力、光伏出力、负荷预测值，以运营调度模块日运行收益最大和负荷模块用能成本最小为目标建立日前优化模型，调整需求响应补贴价格和需求响应负荷，确定日前调度计划。然后，基于日前调度计划，更新日内15分钟级风电出力、光伏出力、负荷预测值，以能源转换设备和储能设备出力调整成本最小为优化目标建立日内优化模型，确定日内调度计划。接着，基于日内调度计划，更新实时5分钟级风电出力、光伏出力、负荷预测值，以储能设备出力调整成本最小为优化目标建立实时优化模型，确定实时调度计划。最后，利用粒子群优化算法求解日前、日内、实时优化模型的最优解，确定综合能源系统的优化调度计划。

可选地，在上述方法中，能源生产设备包括风力发电机和光伏发电机，风力发电机的出力模型为：

式中，为t时刻的风力发电机输出功率，v_t为t时刻的风速，v_ci、v_co、v_r分别为切入风速、切出风速和额定风速，为风力发电机额定输出功率。

光伏发电机的出力模型为：