基于IGDT模型的用户侧综合能源系统规划方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了基于IGDT模型的用户侧综合能源系统规划方法及装置，通过输入基础数据；考虑用户侧综合能源系统中的经济成本、环境成本以及可靠性成本，构建用户侧综合能源系统规划模型；构建IGDT优化模型，考虑用户侧综合能源系统中可再生能源出力和冷热电负荷增长的不确定性，构建基于IGDT的用户侧综合能源系统规划模型；根据所述基础数据与所述基于IGDT的用户侧综合能源系统规划模型，求解并输出所述基于IGDT的用户侧综合能源系统规划结果。本申请的技术方案更贴合于实际问题，具有较好的理论研究价值和实际应用价值，有效提高用户侧综合能源系统规划的经济性、可靠性、稳定性，提高方案的可行性。

【技术实现步骤摘要】
基于IGDT模型的用户侧综合能源系统规划方法及装置
本专利技术涉及电网
，具体涉及基于IGDT模型的用户侧综合能源系统规划方法及装置。
技术介绍
为积极推动能源结构调整，妥善应对石化能源短缺和扎实推进环保工作，近年来我国开始实施以电代煤、以气代煤的能源发展战略，使得能源间的联系日趋紧密，打破了各能源分开规划、独立运行的既有模式，逐步形成了配电和配气等多系统协调运行、多元能源互补互济的园区综合能源系统。用户侧综合能源系统的经济稳定运行是提高供能可靠性的重要保证。由于系统中负荷终端能源消费形式多样，冷热电负荷需求特性各异、变化频繁、峰谷差大，导致系统电压与气压在长时间尺度下存在较大波动且分布极不平衡，干扰设备正常运行，降低了供能质量和稳定性，同时由于综合能源系统中大量采用新能源电力，风电、光伏的出力不确定性也为综合能源系统的规划和运行提出了挑战。有关综合能源系统扩展规划问题，近年来许多学者都进行了相关的研究，现有技术主要有：在给定地区能源供给需求的情况下，确定综合能源系统各组件设备的选址容量问题，以及结合经济性、可靠性、稳定性综合目标的综合能源系统规划模型等。然而现有的研究模型都是基于确定性的综合能源系统规划模型。而综合能源系统规划是多元素、多维度、多目标、多层次、非线性的复杂规划问题，因此在建模与求解时需考虑连续、非连续、时变等特性，以及广泛存在于能源生产、传输、转换、消费等环节的各种不确定性。在不确定性方面，由于综合能源系统全面涵盖电、热、气、冷等能源形式，并具有种类众多的能源生产设备、能源转换设备以及能源存储设备，会受到诸多不确定因素的影响，其不确定性分析比电力系统更为复杂。现有技术只是将电力系统的不确定性理论应用于综合能源系统规划中，单方面考虑电源出力不确定性或者负荷不确定性问题，忽略了综合不确定因素导致的综合能源系统规划中经济性、可靠性、稳定性等问题。信息间隙决策理论(informationgapdecisiontheory，IGDT)是由Ben-Haim于2001年首次提出，它是用于处理不确定信息的优化理论。它的优点在于在未知不确定因素概率分布的情况下，通过不确定因素的预测值与实际值之间的差值，来量化参数的不确定性，在决策变量可接受的范围内通过最大化不确定量的变化范围来获得一组鲁棒优化解。由于IGDT能够很好的处理不确定因素的问题，被大量应用于电力系统问题中，目前IGDT在电力系统中的主要应用为利用IGDT理论来建模分析处理如：电力市场价格的不确定性问题，配电网络中分布式电源的不确定性问题，同时考虑电力市场价格波动以及风电不确定性问题，以及电力系统机组组合和经济调度问题等。就目前而言，有关综合能源系统扩展规划中对于不确定性规划的研究较少，目前用户侧综合能源系统的规划模型着重研究能量生产、转化设备的类型选择和容量配置的问题，未见将IGDT理论应用于用户侧能源系统规划问题中，未见对综合能源系统中的可在生能源出力的不稳定及冷热电不同类型负荷增长的不确定性研究。
技术实现思路
本专利技术旨在提供基于IGDT模型的用户侧综合能源系统规划方法及装置，综合考虑用户侧综合能源系统中的经济成本、环境成本以及可靠性成本，解决综合能源系统中涉及的多重不确定性问题，贴合实际问题，具有较好的理论研究价值和实际应用价值。基于此，本专利技术第一方面提供了基于IGDT模型的用户侧综合能源系统规划方法，包括：输入基础数据；考虑用户侧综合能源系统中的经济成本、环境成本以及可靠性成本，构建用户侧综合能源系统规划模型；构建IGDT优化模型，考虑用户侧综合能源系统中可再生能源出力和冷热电负荷增长的不确定性，构建基于IGDT的用户侧综合能源系统规划模型；根据所述基础数据与所述基于IGDT的用户侧综合能源系统规划模型，求解并输出所述基于IGDT的用户侧综合能源系统规划结果。优选地，所述构建用户侧综合能源系统规划模型，包括：以年总成本最小化为目标，建立用户侧综合能源系统规划模型的目标函数；建立所述目标函数的约束条件。优选地，所述目标函数为：minC＝Cinv+Cop+Cenv+Cens(1)式中，C表示年总成本；Cinv为投资成本，Cop为运行成本，Cenv为环境成本，Cens为负荷未供电损失成本；i表示设备类型，为类型为i的设备投资成本，为第i种设备的安装容量，为第i种设备的单位容量投资成本，是类型为i的某种设备的等年值因子，为0/1规划变量，k为用能类型，包括电、热及冷；为用能类型为k的线路/管道投资成本，为用能类型为k的线路/管道投资长度，为用能类型为k的线路/管道的单位投资成本；为用能类型为k的某种管道的等年值因子；表示类型为i的设备年运行成本，为用能类型为k的线路/管道年运维成本，Cbuy为综合能源系统外购能成本，包括从外购电成本和购气成本；d为第d个典型日，θd为一年中典型日的累积天数，D表示每年的典型日总数；分别表示设备和管道的单位运维成本，元/(kW·h)；为在典型日d的时段t设备i的输出功率；为在典型日d的时段t通过线路/管道的用能类型为u的功率；和分别表示向大电网购买电能的价格和电量；为综合能源系统买气的价格，为在典型日d时段t消耗的燃料量；η为碳排放税，元/吨；cgrd为外购电的碳排放强度，吨/(kW·h)；为综合能源系统设备i发电的碳排放强度，为综合能源系统设备i在典型日d的时段t的总发电量；ku为用能形式为u的单位未供负荷的惩罚因子，eu,d,t为在典型日d时段t时，用能形式为u的负荷削减功率。优选地，所述目标函数的约束条件包括：规划约束：式中xi为0/1变量，表示是否安装类型为i的设备，表示安装类型为i的设备的容量上限；电母线平衡约束：式中表示GT在时段t发出的电功率，表示PV在时段t发出的电功率，表示储能的充放电功率，分别表示从外网获得的功率和送出对外网的功率，表示电负荷和电负荷削减功率；热母线平衡约束：式中表示i类型的GT的热回收功率，表示GB在t时刻产生的热功率，分别表示管道入口和管道出口的热功率，分别热负荷、热水负荷和热负荷削减功率，为AC制冷消耗的热功率；冷热母线平衡约束：式中表示AC发出的冷功率，分别表示冷负荷和冷负荷削减功率，分别表示冷能量管道入口和出口的功率；GT热电耦合约束：式中为热功率值，为热电比；热回收约束：式中表示热回收量，表示热损失；GB的出力上下限约束：式中，为类型为i的GB的最小出力百分数，表示类型为i的GB的额定热容量，为0/1变量，表示i种类型的GB在典型类型日为d的时段t是否运行；AC制冷约束：式中为AC的吸收制冷系数；其中，GT表示产能设备燃气轮机、PV表示光伏发电、GB表示燃气锅炉、AC表示吸收式制冷机、ES表示电储能设备。优选地，所述构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于IGDT模型的用户侧综合能源系统规划方法，其特征在于，包括：/n输入基础数据；/n考虑用户侧综合能源系统中的经济成本、环境成本以及可靠性成本，构建用户侧综合能源系统规划模型；/n构建IGDT优化模型，考虑用户侧综合能源系统中可再生能源出力和冷热电负荷增长的不确定性，构建基于IGDT的用户侧综合能源系统规划模型；/n根据所述基础数据与所述基于IGDT的用户侧综合能源系统规划模型，求解并输出所述基于IGDT的用户侧综合能源系统规划结果。/n

【技术特征摘要】
1.基于IGDT模型的用户侧综合能源系统规划方法，其特征在于，包括：
输入基础数据；
考虑用户侧综合能源系统中的经济成本、环境成本以及可靠性成本，构建用户侧综合能源系统规划模型；
构建IGDT优化模型，考虑用户侧综合能源系统中可再生能源出力和冷热电负荷增长的不确定性，构建基于IGDT的用户侧综合能源系统规划模型；
根据所述基础数据与所述基于IGDT的用户侧综合能源系统规划模型，求解并输出所述基于IGDT的用户侧综合能源系统规划结果。


2.根据权利要求1所述的基于IGDT模型的用户侧综合能源系统规划方法，其特征在于，所述构建用户侧综合能源系统规划模型，包括：
以年总成本最小化为目标，建立用户侧综合能源系统规划模型的目标函数；
建立所述目标函数的约束条件。


3.根据权利要求2所述的基于IGDT模型的用户侧综合能源系统规划方法，其特征在于，所述建立用户侧综合能源系统规划模型的目标函数，包括：
minC＝Cinv+Cop+Cenv+Cens；












式中，C表示年总成本；Cinv为投资成本，Cop为运行成本，Cenv为环境成本，Cens为负荷未供电损失成本；i表示设备类型，为类型为i的设备投资成本，为第i种设备的安装容量，为第i种设备的单位容量投资成本，是类型为i的某种设备的等年值因子，为0/1规划变量，k为用能类型，包括电、热及冷；为用能类型为k的线路/管道投资成本，为用能类型为k的线路/管道投资长度，为用能类型为k的线路/管道的单位投资成本；为用能类型为k的某种管道的等年值因子；表示类型为i的设备年运行成本，为用能类型为k的线路/管道年运维成本，Cbuy为综合能源系统外购能成本，包括从外购电成本和购气成本；d为第d个典型日，θd为一年中典型日的累积天数，D表示每年的典型日总数；分别表示设备和管道的单位运维成本，元/(kW·h)；为在典型日d的时段t设备i的输出功率；为在典型日d的时段t通过线路/管道的用能类型为u的功率；和分别表示向大电网购买电能的价格和电量；为综合能源系统买气的价格，为在典型日d时段t消耗的燃料量；η为碳排放税，元/吨；cgrd为外购电的碳排放强度，吨/(kW·h)；为综合能源系统设备i发电的碳排放强度，为综合能源系统设备i在典型日d的时段t的总发电量；ku为用能形式为u的单位未供负荷的惩罚因子，eu,d,t为在典型日d时段t时，用能形式为u的负荷削减功率。


4.根据权利要求2所述的基于IGDT模型的用户侧综合能源系统规划方法，其特征在于，所述目标函数的约束条件，包括：
规划约束：



式中xi为0/1变量，表示是否安装类型为i的设备，表示安装类型为i的设备的容量上限；
电母线平衡约束：



式中表示GT在时段t发出的电功率，表示PV在时段t发出的电功率，表示储能的充放电功率，分别表示从外网获得的功率和送出对外网的功率，表示电负荷和电负荷削减功率；
热母线平衡约束：



式中表示i类型的GT的热回收功率，表示GB在t时刻产生的热功率，分别表示管道入口和管道出口的热功率，分别表示热负荷、热水负荷和热负荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷金勇，郭祚刚，袁智勇，徐敏，黎小林，王琦，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44