一种多能源建筑系统鲁棒双层协调调度的方法技术方案

本发明专利技术公开一种多能源建筑系统鲁棒双层协调调度的方法具体包括以下步骤：S1、输入多能源建筑系统的电负荷、热负荷及可再生能源出力的预测信息；S2、构造多能源建筑系统总运行成本最小化的目标函数；S3、考虑用户偏好及舒适性，构造多能源建筑系统电

【技术实现步骤摘要】
一种多能源建筑系统鲁棒双层协调调度的方法


[0001]本专利技术涉及能源优化与调度领域，具体是一种多能源建筑系统鲁棒双层协调调度的方法。

技术介绍

[0002]由于全球追求低碳清洁能源系统的共识，能源行业的消费模式发生重大转变，可再生新能源的装机容量呈现飞速增加的趋势。据统计，建筑系统占全球能源消费的总量逐年提高，终端负荷的主要形式由传统的以照明为主的电负荷逐步演变为电、热、冷等等，使得建筑系统成为一个多能量载体。为了实现更高效的能源利用，引入建筑级CCHP系统，制定多能源建筑系统的能量调度管理策略成为一个急需解决的现实问题。
[0003]对于集成可再生新能源的建筑系统，考虑到新能源出力以及负荷需求的不确定性，本专利技术提出一种计及源荷不确定性的多能源建筑系统鲁棒双层协调调度优化的方法。由于传统的CCHP系统工作在以热定电或者以电定热模式，运行调度灵活性有限。因此，本专利技术在引入建筑级CCHP的同时引入能量存储系统以增强系统运行的灵活性。通过优化调度多能源建筑系统中的可调度资源，减轻源荷不确定性对系统安全运行造成的影响，并尽可能降低运行成本，促进新能源消纳，提升系统的经济性。根据多能源建筑系统中各资源响应时间的差异，按两个不同的时间尺度执行优化调度，实现多能源建筑系统能量管理的精细化与科学化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种多能源建筑系统鲁棒双层协调调度的方法，针对多能源建筑系统，引入能量存储系统是提升微型CCHP单元调度灵活性的有益措施，构造电热需求响应模型，使得负荷侧资源能够充分发挥其调度优势；为了降低多能源建筑系统的运行费用并提升新能源消纳能力，以微型冷热电联供机组、储能系统的运行成本、多能源建筑物与上级电网的电力交易成本、系统维护成本、负荷调度费用以及新能源发电弃风弃光成本等总成本最小化为目标函数，计及新能源出力和负荷需求的不确定性，详细地刻画了多能源建筑系统能量管理框架；根据建筑资源反应时间的不同，设定两个不同的时间尺度以合理地调度建筑资源，通过两阶段鲁棒优化模型实现多时间尺度的协调，进而获得多能源建筑系统协调运行的最佳解决方案，对实际应用极具参考价值。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种多能源建筑系统鲁棒双层协调调度的方法，所述协调调度的方法具体包括以下步骤：
[0007]S1、输入多能源建筑系统的电负荷、热负荷和可再生能源出力的预测信息；
[0008]S2、构造多能源建筑系统总运行成本最小化的目标函数；
[0009]S3、考虑用户偏好及舒适性，构造多能源建筑系统电
‑
热负荷需求响应模型；
[0010]S4、构建多能源建筑系统确定性数学模型；
[0011]S5、建立源荷多面体不确定性集合，基于两阶段鲁棒优化理论对步骤S4构建的模型进行转化，进而获得多能源建筑系统协调运行的最佳解决方案。
[0012]进一步的，所述步骤S2中构造多能源建筑系统总运行成本最小化的目标函数，构建方法如下：
[0013]通过微型冷热电联供单元、新能源发电系统、建筑物
‑
上级电网互连、储能和建筑负荷的协调运行来最大程度地降低系统总运行成本，如式(1)所示：
[0014]min F＝C
CCHP
+C
DG
+C
EX
+C
OM
+C
ESS
+C
LOAD
ꢀꢀ
(1)
[0015]在此，式(1)表示总运行成本；C
CCHP
、C
ESS
分别表示微型冷热电联供机组、储能系统的运行成本；为促进新能源消纳引入的惩罚函数；C
EX
为多能源建筑物与上级电网的电力交易成本成本；C
OM
为系统维护成本；C
LOAD
为负荷调度费用。
[0016]进一步的，所述微型冷热电联供单元主要由燃料电池和热电联产机组两部分组成，其运行成本表示为：
[0017][0018]式中，C
fc
为单位燃料成本；P
fc,t
为t时刻微型CCHP单元的输出电功率；λ
fc
为燃料排放因子；C
car,fc
为微型CCHP单元的碳排放单位成本；η
e
为发电效率；C
ψ
分别为微型CCHP单元的固定和冷启动成本；t
o
指微型CCHP单元处于关闭状态的时间；τ为时间常数；Δt为调度时间间隔；
[0019]新能源发电弃风弃光成本：
[0020]C
DG
＝C
aba
P
aba,t
Δt
ꢀꢀ
(3)
[0021]式中，C
aba
为单位燃料成本；P
aba,t
为t时刻弃风弃光功率；
[0022]上级电网的电力交易成本由与上级公用电网的交互成本和相应的碳税构成，如下所示：
[0023]C
EX
＝(C
ex
P
ex,t
+λ
ex
C
car,ex
P
ex,t
)Δt
ꢀꢀ
(4)
[0024]式中，C
ex
为分时电价；P
ex,t
为t时刻多能源建筑系统与上级电网的交互功率；λ
ex
为上级公用电网的碳排放因子；C
car,ex
为上级公用电网的碳排放单位成本；
[0025]系统维护成本：
[0026][0027]式中，C
om,fc
、C
om,hs
、C
om,es
、C
om,DG
分别表示微型CCHP单元、储热、储电以及新能源发电设备的单位维护成本；分别表示t时刻储热设备的充/放热功率；P
DG,t
表示t时刻新能源发电设备的输出功率；分别表示较小时间间隔储电设备的充/放电功率；
[0028]储能系统的运行成本主要为储能设备的退化成本，包括电池更换成本和惩罚成本；如下所示：
[0029]C
ESS
＝C
REP
+C
PEN
ꢀꢀ
(6)
[0030]其中，
[0031][0032][0033][0034][0035]式中，C
rep
为电池单位更换成本；k1、k2、k3为曲线拟合系数，它将电池寿命ξ
es
转化为循环深度ζ
es
的函数；分别表示储电设备的总充电、放电功率；分别表示较小时间间隔的充电、放电功率；为单位罚款成本；分别表示储电设备的充电、放电效率；E
es
为储电设备的额定容量；
[0036]负荷调度费本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多能源建筑系统鲁棒双层协调调度的方法，其特征在于，所述协调调度的方法具体包括以下步骤：S1、输入多能源建筑系统的电负荷、热负荷和可再生能源出力的预测信息；S2、构造多能源建筑系统总运行成本最小化的目标函数；S3、考虑用户偏好及舒适性，构造多能源建筑系统电
‑
热负荷需求响应模型；S4、构建多能源建筑系统确定性数学模型；S5、建立源荷多面体不确定性集合，基于两阶段鲁棒优化理论对步骤S4构建的模型进行转化，进而获得多能源建筑系统协调运行的最佳解决方案。2.根据权利要求1所述的一种多能源建筑系统鲁棒双层协调调度的方法,其特征在于，所述步骤S2中构造多能源建筑系统总运行成本最小化的目标函数，构建方法如下：通过微型冷热电联供单元、新能源发电系统、建筑物
‑
上级电网互连、储能和建筑负荷的协调运行来最大程度地降低系统总运行成本，如式(1)所示：min F＝C
CCHP
+C
DG
+C
EX
+C
OM
+C
ESS
+C
LOAD
ꢀꢀꢀꢀ
(1)在此，式(1)表示总运行成本；C
CCHP
、C
ESS
分别表示微型冷热电联供机组、储能系统的运行成本；为促进新能源消纳引入的惩罚函数；C
EX
为多能源建筑物与上级电网的电力交易成本成本；C
OM
为系统维护成本；C
LOAD
为负荷调度费用。3.根据权利要求2所述的一种多能源建筑系统鲁棒双层协调调度的方法,其特征在于，所述微型冷热电联供单元主要由燃料电池和热电联产机组两部分组成，其运行成本表示为：式中，C
fc
为单位燃料成本；P
fc,t
为t时刻微型CCHP单元的输出电功率；λ
fc
为燃料排放因子；C
car,fc
为微型CCHP单元的碳排放单位成本；η
e
为发电效率；C
ψ
分别为微型CCHP单元的固定和冷启动成本；t
o
指微型CCHP单元处于关闭状态的时间；τ为时间常数；Δt为调度时间间隔；新能源发电弃风弃光成本：C
DG
＝C
aba
P
aba,t
Δt
ꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，C
aba
为单位燃料成本；P
aba,t
为t时刻弃风弃光功率；上级电网的电力交易成本由与上级公用电网的交互成本和相应的碳税构成，如下所示：C
EX
＝(C
ex
P
ex,t
+λ
ex
C
car,ex
P
ex,t
)Δt
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，C
ex
为分时电价；P
ex,t
为t时刻多能源建筑系统与上级电网的交互功率；λ
ex
为上级公用电网的碳排放因子；C
car,ex
为上级公用电网的碳排放单位成本；系统维护成本：式中，C
om,fc
、C
om,hs
、C
om,es
、C
om,DG
分别表示微型CCHP单元、储热、储电以及新能源发电设备的单位维护成本；分别表示t时刻储热设备的充/放热功率；P
DG,t
表示t时刻新能源
发电设备的输出功率；分别表示较小时间间隔储电设备的充/放电功率；储能系统的运行成本主要为储能设备的退化成本，包括电池更换成本和惩罚成本；如下所示：C
ESS
＝C
REP
+C
PEN
ꢀꢀꢀꢀ
(6)其中，其中，其中，其中，式中，C
rep
为电池单位更换成本；k1、k2、k3为曲线拟合系数，它将电池寿命ξ
es
转化为循环深度ζ
es
的函数；分别表示储电设备的总充电、放电功率；分别表示较小时间间隔的充电、放电功率；为单位罚款成本；分别表示储电设备的充电、放电效率；E
es
为储电设备的额定容量；负荷调度费用由调度电、热负荷需求响应产生；如下所示：C
LOAD
＝C
LOAD,E
+C
LOAD,H
ꢀꢀꢀꢀ
(8)其中，C
LOAD,H
＝C
load,h
(T
in,t
‑
T
s
)2ꢀꢀꢀꢀ
(9)式中，C
load,e
、分别表示电负荷需求响应的单位成本和削减的电负荷量；T
a
、T
s
分别表示建筑系统的实际温度和设...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽娟，郭营，秦晓阳，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：