[发明专利]考虑综合能源系统灵活性的市场互动收益模型计算装置

权利要求书

1.一种考虑综合能源系统灵活性的市场互动收益模型计算装置，基于计算机系统，其特征在于，包括：

园区综合能源系统供应商收益计算模块，用于获取园区内部供能价格、网损、供应商购能策略，构建园区综合能源系统供应商收益模型，确定供应商售能收益；

园区综合能源系统运营商收益计算模块，用于获取外部供能价格、设备容量、输出功率、用户负荷数据，构建园区综合能源系统运营商收益模型，确定运营商定价策略及购电策略；

园区综合能源系统用户收益计算模块，用于获取园区综合能源系统能源价格、设备容量、输出功率、用户负荷数据，构建园区综合能源系统用户收益模型，确定用户用能策略；

园区综合能源系统灵活性的市场互动收益优化模块，用于集成园区综合能源系统供应商收益计算模块、园区综合能源系统运营商收益计算模块、园区综合能源系统用户收益计算模块，构建园区综合能源系统灵活性的市场互动收益优化模型，通过计算使各主体收益最大化；

所述园区综合能源系统灵活性的市场互动收益优化模型的上层为园区综合能源系统供应商，以一定的能源价格向能源运营商提供能源；中间层以最大化园区综合能源系统运营商净收益为目标函数，求解能源运营商售能价格及总成本；下层以最小化园区综合能源系统用户成本为目标函数，求解能源用户用能策略。

2.根据权利要求1所述的考虑综合能源系统灵活性的市场互动收益模型计算装置，其特征在于：所述园区综合能源系统供应商收益模型具体包括：

上级配电网模型：

上级配电网主体的收益模型为盈利最大，包括售电利润和网损费用，其目标函数可表示为：

其中，第一项为配电网运营商向终端园区综合能源系统售电利润，第二项为配电网网损费用；为t时刻配电网电价，P_t^e,g为上级配电网t时刻售卖给能源运营商的电能，P_t^e,loss为配电网的网损，r_t^e为能源运营商制定的t时刻电价；

配电网主体的网络节点功率平衡通过DistFlow模型进行刻画，如(2)-(3)所示，节点降落方程如(4)所示，支路电流与功率关系如(5)所示：

式中，Δ_j为配电网中以j为末端节点的支路首端节点集合；Ω_j为配电网中以j为首端节点的支路末端节点集合；r_ij、x_ij分别为线路ij的电阻、电抗值；I_ij,t为t时刻线路ij电流；V_i,t为t时刻节点i的电压；和分别为t时刻上级电网通过节点j向配电网输送的有功功率和无功功率；P_ij,t和Q_ij,t分别为t时刻配电网线路ij的有功功率和无功功率；和分别为t时刻节点j的有功负荷和无功负荷；P_jk,t和Q_jk,t分别为t时刻配电网线路jk的有功功率和无功功率；

由于配电线路的传输容量有一定的上限，故对配电线路的电流上下界进行如(6)所示的约束；配电网节点电压其上下界的约束如(7)所示：

V_i^min≤V_i,t≤V_i^max (7)

式中，为配电线路ij能够传输的最大电流；V_i^min和V_i^max分别为配电网节点i电压的最小值和最大值；

配电网运营商以批发电价从上级电网购买电能，并向配电网区域内的电力用户出售电力；为保证配电网区域内电力用户的利益，对配电网运营商面向电力用户的电力价格进行约束：

式中，和α分别为配电网运营商售电价格和购电价格比值的上限和下限；式(8)给出了配电网运营商售电价格上下限约束；式(9)使得优化时段T内配电网区域电力用户的平均购电价格低于直接从外网的购电价格；为t时刻配电网电价，上标min和max分别代表最大值和最小值；

上级配气网模型：

配气网运营商参与园区级市场目标为盈利最大为目标，其目标函数表达为：

其中，为配气网运营商t时刻售卖给园区能源运营商的天然气价格，P_t^g为配气网运营商t时刻售卖给园区能源运营商的天然气量；

配气网主要是由天然气传输管道和天然气负荷组成，在运行过程中存在以下几类约束：

1)节点能量平衡约束

配气网的运行必须满足能量的节点平衡守恒规律，配气网的节点平衡代表了流入天然气节点的气量等于流出节点的气量，如(11)所示：

式中，Δ_m为配气网中以m为末端节点的支路首端节点集合；Ω_m为配气网中以m为首端节点的支路末端节点集合；G_mn,t为t时刻配气网传输管道mn段的流量；G_rm,t为t时刻配气网传输管道rm段的流量；为t时刻注入m节点的天然气量；为t时刻m节点的天然气负荷；

2)配气网潮流约束

在考虑配电网系统的日前优化运行，其调度时间时间尺度较长的情况下，可忽略天然气的传输慢惯性；对天然气配气系统采用天然气系统稳态模型，管道中的天然气潮流可以利用节点气压和管道特性的非线性关系来表示：在一定供气压力要求下，使用Weymouth方程对天然气潮流进行近似化出力，如所示(12)所示；天然气管道的传输容量将收到其上下界的限制，如(13)所示；配气网的节点气压将受到其上下界的限制，如(14)所示；并忽略压缩机的影响：

式中，G_mn,t为t时刻配气网管道的流量；π_m,t和π_n,t分别为t时刻配气网节点m和n的气压；和分别为配气网节点m最小和最大压强；K_mn为配气网管道的Weymouth特性参数；

3)天然气价格约束

配气网运营商以批发天然气价格从上级输气网购买天然气，并以天然气零售价格出售给配气网区域内的天然气用户；为保证配气网区域内燃气用户的利益，需要对配气网面向燃气用户的零售气价进行约束：

式中，和β分别为配气网运营商售气价格和购气价格比值上下限；式(15)给出了配气网运营商售气价格的上下限约束；式(16)使得优化时段T内配气网区域内燃气用户的平均购气价格低于直接从外部气网购得的燃气价格；r_t^g为t时刻燃气网气价，上标min和max分别代表最大值和最小值。