一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统调度方法。所述方法包括以下步骤：根据地理位置将待研究的地区划分多个区域，获取各区域的风光出力数据和冷热电气负荷数据；建立综合需求响应负荷模型和成本及收入模型；构建多区域综合能源系统能流拓扑及其能源耦合矩阵；以系统总调度成本最小为优化目标，建立考虑区域间电能交互的多区域综合能源系统协同优化调度模型。本发明专利技术所提方法增强了多区域综合能源系统的多能耦合转换能力，进而能有效提高系统整体的经济性、灵活性和可靠性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统调度方法


[0001]本专利技术涉及综合能源系统研究领域，具体涉及一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统调度方法。

技术介绍

[0002]随着传统化石能源的日益枯竭和能源互联网相关技术的快速发展，多种能源的耦合互补和集成优化技术已成为国内外综合能源系统领域的研究热点问题之一。综合能源系统特指通过发挥各类能源的多能互补特性，对能源的产生、传输与分配、转换、存储、消费等环节进行有机协调、科学调度和梯级利用所形成的能源产供销一体化系统。当多个区域级综合能源系统存在于同一配电区域时，构成多区域综合能源系统或称多区域电气冷热联供系统。
[0003]为了减少能源浪费和实现能源的最优配置，近年将传统的能源系统升级转型，形成能够满足多种能源互补运行的区域综合能源系统集群的呼声越来越大。公开号为CN105183991A的专利技术专利提出了一种区域综合能源系统规划和设计方法，建立了某区域电负荷、热负荷和冷负荷的时序模型，但其时序模型未考虑灵活多变的电冷热负荷可调节模型，难以适应现实情况；公开号为CN110266004A的专利技术专利提出了一种综合能源系统能量枢纽模型的标准化构建方法，通过在综合能源系统的能量枢纽模型中增加一个限定方程的方式考虑了能量环流的情况，并通过增加虚拟能量转化设备的方式避免了不同简单综合能源系统能量枢纽模型的耦合矩阵不匹配的情况；公开号为CN111313429B的专利技术专利提出了一种用于综合能源系统的可靠性评估方法及系统，考虑了网络拓扑、传输延时、终端热惯性以及用户可靠性需求的差异性，对该综合能源系统进行潮流计算，利用潮流计算结果并结合序贯蒙特卡洛方法来确定综合能源系统的可靠性指标，提高了综合能源系统可靠性评估的精度。
[0004]现有技术对多区域综合能源系统的研究大多处于起步阶段，且需求响应考虑的负荷种类单一，覆盖区域的范围小，难以体现电、气、冷、热在时空上的互补特性，无论在时间尺度还是容量尺度方面都有局限性。在能源互联技术快速发展的大背景下，亟需采取新的技术手段，以实现多个区域级综合能源系统协同提供综合需求响应并进行多能耦合优化，以增强互联系统的耦合特性，提升互联系统的整体响应能力，提高互联系统的经济性、灵活性和可靠性。因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术上的不足，提出一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统调度方法。所提方法不仅降低了系统日运行成本，减少了外部购能量和网侧购电量，加之通过参与需求响应市场交易获得削峰响应补偿收入，显著降低了多区域综合能源系统总调度成本，提高了系统整体经济性；还通过多能可调负荷参与综合需求响应，实现了削峰填谷，缓解了总体用能压力；充分利用不同区域间和各区域内的负荷互补特性，提高
了多区域综合能源系统的电能互济能力和多能耦合转化能力，使得各区域供需平衡，从而实现了资源的合理配置，提高了系统整体灵活性和可靠性，具有很好应用价值。
[0006]本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
[0007]一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统调度方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]S1：根据地理位置将待研究的地区划分多个区域，获取各区域的风光出力数据和冷热电气负荷数据；
[0009]S2：建立综合需求响应负荷模型和成本及收入模型；
[0010]S3：构建多区域综合能源系统能流拓扑及其能源耦合矩阵；
[0011]S4：以系统总调度成本最小为优化目标，建立考虑区域间电能交互的多区域综合能源系统协同优化调度模型。
[0012]进一步地，步骤S1中，根据行政区域位置划分法或自然地理位置划分法，将整个待研究的地区划分为多个区域，每个区域中均有对应的区域级综合能源系统；
[0013]分别获取各区域按时间序列排列的典型日风光出力有功功率统计数据和冷热电气负荷数据，最小相邻数据时间间隔为1小时。
[0014]进一步地，步骤S2中，建立考虑多种可调负荷的综合需求响应负荷模型和成本及收入模型；
[0015]为适应系统总体运行要求，所述综合需求响应负荷模型根据用户类型的不同加以区分，其中，对于纯电力用户，综合需求响应负荷模型包括可转移负荷模型和可削减负荷模型，对于综合能源用户，综合需求响应负荷模型包括可转移负荷模型、可削减负荷模型和灵活负荷模型；
[0016]所述可转移负荷模型和可削减负荷模型具体如下：
[0017][0018]其中，表示第i个区域级综合能源系统，在t时段，对能源x的负荷y的功率调整量，x∈{e g h c}，e、g、h和c分别为电能、气能、热能和冷能，y∈{mov cut}，mov和cut分别为可转移负荷和可削减负荷；表示第i个区域级综合能源系统，在t时段，对能源x的负荷y的最大功率调整比例系数；表示第i个区域级综合能源系统，在t时段，对能源x的负荷需求量；
[0019]所述灵活负荷模型具体如下：
[0020][0021]其中，和分别表示第i个区域级综合能源系统，在t时段，对能源x的灵活功率调整量和灵活功率调整上下限；A
x,flex
表示能源x的固定相关量，其
大小为一定值，由不同能源的特性决定；和分别表示第i个区域级综合能源系统，在t时段，对能源x的变化相关量，其大小为不定值，由不同能源的特性决定。
[0022]进一步地，所述成本模型具体如下：
[0023][0024]其中，I为区域级综合能源系统总数，
△
t为一个优化调度周期时长；F
COM
为综合需求响应的用户侧补偿成本；C
e,cut
、C
e,mov
、C
h,flex
和C
c,flex
分别为可削减电负荷、可转移电负荷、灵活热负荷和灵活冷负荷的单位功率补偿成本系数；成本模型表示，当多区域综合能源系统实施综合需求响应时，参与综合需求响应的用户对系统运行做出了贡献，则运营商应根据负荷的调整量对参与综合需求响应的用户给予一定经济补偿；
[0025]所述收入模型具体如下：
[0026][0027]其中，F
IDR
为综合需求响应的削峰响应补偿收入；为t时段的响应状态量，其值为1时表示该时段为响应时段，为0时表示该时段非响应时段；δ
e,IDR,cp
为电力削峰需求响应的补偿价格系数；收入模型表示，当多区域综合能源系统实施综合需求响应时，运营商代理各区域零散电力用户，参与电力削峰需求响应，从而获得一定响应补偿。
[0028]进一步地，，步骤S3中，构建能源流向为
‘
源侧出力—输入端能源节点—能源集线器—输出端能源节点—终端负荷
’
的多区域综合能源系统能流拓扑及其能源耦合矩阵；
[0029]所述多区域综合能源系统能流拓扑，包括区域间综合能源系统连接方式拓扑和区域级综合能源系统连接方式拓扑；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统调度方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据地理位置将待研究的地区划分多个区域，获取各区域的风光出力数据和冷热电气负荷数据；S2：建立综合需求响应负荷模型和成本及收入模型；S3：构建多区域综合能源系统能流拓扑及其能源耦合矩阵；S4：以系统总调度成本最小为优化目标，建立考虑区域间电能交互的多区域综合能源系统协同优化调度模型。2.根据权利要求1所述的一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统调度方法，其特征在于，步骤S1中，根据行政区域位置划分法或自然地理位置划分法，将整个待研究的地区划分为多个区域，每个区域中均有对应的区域级综合能源系统；分别获取各区域按时间序列排列的典型日风光出力有功功率统计数据和冷热电气负荷数据，最小相邻数据时间间隔为1小时。3.根据权利要求1所述的一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统调度方法，其特征在于，步骤S2中，建立考虑多种可调负荷的综合需求响应负荷模型和成本及收入模型；为适应系统总体运行要求，所述综合需求响应负荷模型根据用户类型的不同加以区分，其中，对于纯电力用户，综合需求响应负荷模型包括可转移负荷模型和可削减负荷模型，对于综合能源用户，综合需求响应负荷模型包括可转移负荷模型、可削减负荷模型和灵活负荷模型；所述可转移负荷模型和可削减负荷模型具体如下：其中，表示第i个区域级综合能源系统，在t时段，对能源x的负荷y的功率调整量，x∈{e g h c}，e、g、h和c分别为电能、气能、热能和冷能，y∈{mov cut}，mov和cut分别为可转移负荷和可削减负荷；表示第i个区域级综合能源系统，在t时段，对能源x的负荷y的最大功率调整比例系数；表示第i个区域级综合能源系统，在t时段，对能源x的负荷需求量；所述灵活负荷模型具体如下：其中，和分别表示第i个区域级综合能源系统，在t时段，对能源x的灵活功率调整量和灵活功率调整上下限；A
x,flex
表示能源x的固定相关量，其大小为一定值，由不同能源的特性决定；和分别表示第i个区域级综合能源系
统，在t时段，对能源x的变化相关量，其大小为不定值，由不同能源的特性决定。4.根据权利要求3所述的一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统调度方法，其特征在于，所述成本模型具体如下：其中，I为区域级综合能源系统总数，
△
t为一个优化调度周期时长；F
COM
为综合需求响应的用户侧补偿成本；C
e,cut
、C
e,mov
、C
h,flex
和C
c,flex
分别为可削减电负荷、可转移电负荷、灵活热负荷和灵活冷负荷的单位功率补偿成本系数；所述收入模型具体如下：其中，F
IDR
为综合需求响应的削峰响应补偿收入；为t时段的响应状态量，其值为1时表示该时段为响应时段，为0时表示该时段非响应时段；δ
e,IDR,cp
为电力削峰需求响应的补偿价格系数。5.根据权利要求1所述的一种考虑综合需求响应的多区域综合能源系统调度方法，其特征在于，步骤S3中，构建能源流向为
‘
源侧出力—输入端能源节点—能源集线器—输出端能源节点—终端负荷
’
的多区域综合能源系统能流拓扑及其能源耦合矩阵；所述多区域综合能源系统能流拓扑，包括区域间综合能源系统连接方式拓扑和区域级综合能源系统连接方式拓扑；所述区域间综合能源系统连接方式拓扑中，区域级综合能源系统间通过电力联络线两两相连，且各区域级综合能源系统均与外界电网存在电能交互；各区域级综合能源系统内部均配置有风机光伏装机以满足基础电负荷需求，并将余量风光按当地风光上网价格出售给外界电网；同时，各区域级综合能源系统可向外界天然气源和热源购买能源进行以满足多能负荷需求，购能价格均为统一定价；所述区域级综合能源系统连接方式拓扑中，按照
‘
源侧出力—输入端能源节点—能源集线器—输出端能源节点—终端负荷
’
的能源流向，构建区域级综合能源系统的能流拓扑；各区域级综合能源系统从源侧获得的电能、气能和热能首先在输入端能源节点进行一次集中汇总，再通过能源集线器进行多能耦合转换，经由输出端能源节点进行二次集中汇总后，输送给终端负荷，以满足负荷侧能源需求多样性；所述能源耦合矩阵C
mn
的通用形式具体如下：
能源耦合矩阵C
mn
概括性地描述了各区域级综合能源系统能源集线器中电、气、冷、热四种能源形式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈芯羽，练文广，郭红霞，吴喜，廖新，徐晖，黄远溢，周远波，周宝成，黄健光，
申请(专利权)人：江门明浩电力工程监理有限公司，
类型：发明
国别省市：