计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法及系统技术方案

本公开提供了一种计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法及系统，第一级优化：获取负荷数据，以经济性最优化为目标，用户舒适度为约束，利用遗传算法优化得到最佳负荷数据，并将优化后的负荷作为第二级优化的输入；第二级优化：以运行费用最低为目标，基于随机动态规划，优化设备出力及储能状态，并将运行费用输出给第一级优化；第一级优化和第二级优化循环迭代，得到最佳负荷曲线和系统最佳运行调度计划，实现源‑荷最佳匹配；本公开通过双层优化循环迭代，最终求得最佳负荷曲线及系统运行计划，有效地将需求侧响应、储能及随机优化统一于一个优化框架内，有效解决了源‑荷随机问题，实现源‑荷最佳匹配，进一步提高系统的经济性。

Two-level optimal scheduling method and system for multi energy complementary system considering source storage coordination

【技术实现步骤摘要】
计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法及系统
本公开涉及环保与节能
，特别涉及一种计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。全球正面临着前所未有的能源和环境危机，大力发展以风光为主的可再生能源分布式供能系统是解决问题的关键途径。多能互补系统由可再生能源发电、供暖/制冷、冷热电联供(CCHP)系统组成，基于能量梯级利用原理，可满足用户电、冷、热多元化用能需求，能够大幅提高能源利用率以及可再生能源消纳率，同时减少污染物排放，极具发展潜力。系统的优化调度是保证其经济高效运行的前提，然而，由于可再生能源发电(风电、光伏等)及用户负荷(电、热、冷)的不确定性导致系统的优化调度极为困难，已经成为制约多能互补系统发展的关键问题。本公开专利技术人通过对现有专利进行检索，发现专利“基于两阶段协调优化与控制的冷热电联供型微网运行方法”(专利号CN106505634A)，此专利提出一种基于两阶段协调优化与控制的冷热电联供型微网运行方法，实现了冷热电微网日内、实时两个时间尺度的协调调度，然而该专利的优化方法并未考虑负荷可调度的问题；专利“一种基于新能源消纳的源网荷协调控制方法及系统”(专利号CN106505634A)，此专利通过采用多元协调控制技术，对区域内分散的可控负荷进行整体协同调度，实现多种能源和可控负荷之间的特性互补，从而达到源/网/荷的互动，然而该专利仅适用于电力子系统，对多能源(冷、热、电)系统并不适用。>
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法及系统，通过双层优化循环迭代，最终求得最佳负荷曲线及系统运行计划，有效地将需求侧响应、储能及随机优化统一于一个优化框架内，解决了源-荷随机问题，实现源-荷最佳匹配，进一步提高系统的经济性。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：本公开第一方面提供了一种计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法。一种计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法，包括：第一级优化：获取负荷数据，以经济性最优化为目标，用户舒适度为约束，利用遗传算法优化得到最佳负荷数据，并将优化后的负荷作为第二级优化的输入；第二级优化：以运行费用最低为目标，基于随机动态规划，优化设备出力及储能状态，并将运行费用输出给第一级优化；第一级优化和第二级优化循环迭代，得到最佳负荷曲线和系统最佳运行调度计划，实现源-荷最佳匹配。作为可能的一些实现方式，第一级优化的目标函数，具体为：其中，cost为系统运行花费，是第二层运行优化的目标；γ为罚因子，反映用户对温度舒适度的敏感程度，定义为用户敏感度系数，单位为元/℃；Tin(t)为t时刻室内温度，Tset(t)为t时刻室内最舒适温度。作为进一步的限定，所述系统运行花费，具体为：其中，Pgrid为t时刻的电价，分为购电价格和售电价格；Egrid为电网交互功率，购电为正，售电为负；Pgas为燃气价格；ηe,pgu为发电机组的发电效率；N为一个完整的调度周期内的总调度阶段数。作为可能的一些实现方式，第一级优化的负荷为可调度用电设备的启停状态和室内可控温度。作为可能的一些实现方式，第二级优化的目标函数，具体为：其中，f为累积期望运行成本，v为阶段运行成本，每个阶段为1小时，总阶段数N为24；作为可能的一些实现方式，第二级优化的约束条件为电平衡、冷平衡、热平衡和储能状态约束，第二级优化的变量包括每个阶段发电机组的出力计划和储能设备的储能状态。作为可能的一些实现方式，利用遗传算法优化负荷，具体为：(6-1)系统初始化，对系统参数、遗传算法和设备参数进行设置；(6-2)种群初始化，随机生成N个个体，作为初始种群P0，并对每个个体进行二进制编码；(6-3)计算当前种群P的适应度；(6-4)判断当前种群是否满足终止要求，若达到了用户指示的最大迭代数，则执行(6-7)否则，需要继续(6-5)。(6-5)选择、交叉和变异，形成新种群P3；(6-6)执行(6-3)；(6-7)解码，得到负荷优化结果。作为可能的一些实现方式，利用倒向随机动态规划方法求解随机动态规划的运行优化模型，得到最佳的储能状态；进一步的，采用可变成本的方式优化发电机组出力计划，阶段转移成本的极值仅与吸收式制冷机制冷功率有关，通过求解阶段转移成本函数在不同定义域下的极值解，利用吸收式制冷机制冷功率与发电机输出功率的关系进一步求得发电机输出功率。本公开第二方面提供了一种计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度系统。一种计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度系统，包括：第一级优化模块，被配置为：获取负荷数据，以经济性最优化为目标，用户舒适度为约束，利用遗传算法优化得到最佳负荷数据，并将优化后的负荷作为第二级优化的输入；第二级优化模块，被配置为：以运行费用最低为目标，基于随机动态规划，优化设备出力及储能状态，并将运行费用输出给第一级优化；调度输出模块，被配置为：第一级优化模块和第二级优化模块循环迭代，得到最佳负荷曲线和系统最佳运行调度计划，实现源-荷最佳匹配。本公开第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法中的步骤。本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法中的步骤。与现有技术相比，本公开的有益效果是：1、本公开所述的两级优化调度方法，包括第一级和第二级，其中第一级为需求响应层，以经济性最优为目标，用户舒适度为约束，利用遗传算法优化负荷数据，并将优化后的负荷作为下层优化的输入；第二级为基于随机动态规划的运行优化层，以运行费用最低为目标，优化设备出力及储能状态，并将运行费用输出给上层优化；双层优化循环迭代，最终求得最佳负荷曲线及系统运行计划，有效地将需求侧响应、储能及随机优化统一于一个优化框架内，有效解决了源-荷随机问题，实现源-荷最佳匹配，进一步提高了系统的经济性。2、本公开所述的内容基于遗传算法的进行第一级优化中的负荷优化求解，第一级优化可以得到可调度电设备的工作时间表，以及室内温度的计划表，从而得到冷、热、电负荷优化曲线，极大的提高了优化模型的求解速率和准确度。3、本公开利用随机动态规划方法求解最佳的储能状态，利用倒向随机动态规划方法求解随机动态规划的运行优化模型，按照优化后的结果运行，在经济性达到最优的同时，能源利用率与碳排放量较分供系统也有极大改善。附图说明图1为本公开实施例1所述的可再生能源CCHP系统结构示意图。图2为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法，其特征在于，包括：/n第一级优化：获取负荷数据，以经济性最优化为目标，用户舒适度为约束，利用遗传算法优化得到最佳负荷数据，并将优化后的负荷作为第二级优化的输入；/n第二级优化：以运行费用最低为目标，基于随机动态规划，优化设备出力及储能状态，并将运行费用输出给第一级优化；/n第一级优化和第二级优化循环迭代，得到最佳负荷曲线和系统最佳运行调度计划，实现源-荷最佳匹配。/n

【技术特征摘要】
1.一种计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法，其特征在于，包括：
第一级优化：获取负荷数据，以经济性最优化为目标，用户舒适度为约束，利用遗传算法优化得到最佳负荷数据，并将优化后的负荷作为第二级优化的输入；
第二级优化：以运行费用最低为目标，基于随机动态规划，优化设备出力及储能状态，并将运行费用输出给第一级优化；
第一级优化和第二级优化循环迭代，得到最佳负荷曲线和系统最佳运行调度计划，实现源-荷最佳匹配。


2.如权利要求1所述的计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法，其特征在于，第一级优化的目标函数，具体为：



其中，cost为系统运行花费，是第二层运行优化的目标；γ为罚因子，反映用户对温度舒适度的敏感程度，定义为用户敏感度系数，单位为元/℃；Tin(t)为t时刻室内温度，Tset(t)为t时刻室内最舒适温度。


3.如权利要求2所述的计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法，其特征在于，所述系统运行花费，具体为：



其中，Pgrid为t时刻的电价，分为购电价格和售电价格；Egrid为电网交互功率，购电为正，售电为负；Pgas为燃气价格；ηe,pgu为发电机组的发电效率；N为一个完整的调度周期内的总调度阶段数。


4.如权利要求1所述的计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法，其特征在于，第一级优化的负荷为可调度用电设备的启停状态和室内可控温度。


5.如权利要求1所述的计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法，其特征在于，第二级优化的目标函数，具体为：



其中，f为累积期望运行成本，v为阶段运行成本，每个阶段为1小时，总阶段数N为24；
或者，第二级优化的约束条件为电平衡、冷平衡、热平衡和储能状态约束，第二级优化的变量包括每个阶段发电机组的出力计划和储能设备的储能状态。


6.如权利要求1所述的计及源储荷协同的多能互补系统两级优化调度方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙波，张立志，张承慧，匡冀源，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37