基于多元不确定集的变质量流量热电联合系统运行方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于多元不确定集的变质量流量热电联合系统运行方法，该方法包括以下步骤：步骤S1、建立变质量流量的热电联合系统IEHS的鲁棒运行模型，目标函数包括确定性热电联合系统IEHS的最小化发电机组总成本、以及考虑预测误差的最小化资源再调度调整成本，其中，预测误差采用多元不确定集进行约束；步骤S2、采用缩紧McCormick算法处理变质量流量热电联合系统IEHS模型下的鲁棒优化问题的双约束条件，得到最优运行结果。与现有技术相比，本发明专利技术具有灵活性好、安全性高的优点。安全性高的优点。安全性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于多元不确定集的变质量流量热电联合系统运行方法


[0001]本专利技术涉及热电联合系统运行
，尤其是涉及一种基于多元不确定集的变质量流量热电联合系统运行方法。

技术介绍

[0002]综合能源系统对集成可再生能源和提高能源效率具有重要意义。电力系统EPS和区域供热系统DHS之间的联系日益紧密，热电联合系统IEHS发展迅速，可以通过可再生能源发电
‑
供热机组、综合系统运行和市场机制等技术方案提供灵活性，具有巨大的潜力。其中，系统运行是对热电联合系统IEHS进行管理的一项基础而有效的功能。
[0003]变流量变温度的供热调节方式比恒流量变温度的供热调节方式在区域供热网络的灵活性上更有优势。
[0004]随着可再生能源发电规模不断扩大，现有的确定性热电联合系统IEHS的方法在应对不确定性问题上存在求解局限。
[0005]随机规划SP是解决不确定性的经典方法，其目的是优化经济目标的期望。然而，比起经济性，系统运营商有时更关心安全性，即系统运行的鲁棒性。通常地，鲁棒优化RO使用不确定集替换随机规划SP中的场景，而无需事先了解潜在的概率分布。鲁棒优化RO通过将不确定性参数视为确定性问题转化为确定性问题的，目的是在可能出现的最坏场景下最坏的不确定性情况下寻找最优值，计算成本适中，但最坏情况下得到的解过于保守。为了克服保守性，学者们设计了鲁棒优化RO的各种变体，大致可以分为两个领域类方法，即构造不确定集以及设计求解算法。
[0006]为了构造不确定集，学者们提出了盒式、球式、预算、椭球和多面体等特殊形式的不确定集。例如：1)采用分布式分散的鲁棒优化RO，其中不确定集用盒形来表示；为降低鲁棒解的保守性，在不确定集构造中考虑了不确定风电出力风能输出的空间相关性，并假设风电场的相关性为线性关系，服从t分布。2)采用时空灵活性需求包络，提供了一个不那么保守但依然具有鲁棒性的解决方案；通过时间序列分析和主成分分析分别获取可再生能源发电的时间趋势和空间相关性；虽然用均值、偏差以及时间序列效应对每个时间间隔的可再生能源(RES)进行了建模，但未能描述不同时间间隔之间的相关性。3)时空稀疏相关矩阵，由于只考虑了连续时间间隔之间的时间相关性，所以该矩阵是稀疏的；它假设爬坡约束只限制连续的两个时间间隔。然而，现实情况并非如此；即使时间间隔大于2，也存在时间相关性。
[0007]在求解算法设计领域，有随机p
‑
RO方法、数据驱动随机鲁棒优化、两阶段鲁棒优化规划等。其中，两阶段鲁棒优化规划(也称为可调自适应鲁棒优化，ARO)在能源系统运行领域得到了很好的应用。ARO算法主要有两类。第一类算法是在双层优化中解决ARO问题，其中上层是最小化总成本并处理“here
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and
‑
now”决策变量；下层是处理max
‑
min优化问题，求解最坏的不确定性情况下的“wait
‑
and
‑
see”决策变量。第二类算法是假设下级决策变量服从先验决策规则，在这篇文献中该规则通常是采用不确定的线性函数或分段线性函数(也称
为仿射策略)。这类算法易于实现，但与第一类相比可能会导致次优结果。
[0008]基于以上分析，变质量流量热电联合系统的鲁棒运行仍存在以下挑战：
[0009]1)运行IEHS时，可再生能源长期发电缺乏有效的考虑可再生能源长期发电特性的多元不确定集构建方法；
[0010]2)缺乏将多变量不确定性分析以可计算的方式体现在优化中的求解算法。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种灵活性好、安全性高的基于多元不确定集的变质量流量热电联合系统运行方法。
[0012]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0013]步骤S1、建立变质量流量热电联合系统IEHS的鲁棒运行模型，目标函数包括确定性热电联合系统IEHS的最小化发电机组总成本、以及考虑了预测误差的最小化资源再调度调整成本，其中，预测误差采用多元不确定集进行约束；
[0014]步骤S2、采用缩紧McCormick算法对变质量流量热电联合系统IEHS模型下的鲁棒优化问题进行求解，得到最优运行结果。
[0015]优选地，所述步骤S1还包括采用仿射策略，具体为：
[0016]1)t时刻每个机组i的可再生能源发电量表示为：
[0017][0018]其中，是可再生能源的实际功率，是可再生能源的预测值，ξ
i,t
为可再生能源的预测误差；
[0019]2)假设t时刻每个可调发电机的再调度输出与可再生能源的总预测误差呈线性关系，所有可再生能源在t时刻预测误差表示为随机向量其中，是系统中可再生能源的数量，t时刻处的总预测误差为1
T
ξ
t
，其中1为全一列向量。
[0020]优选地，所述步骤S1中的变质量流量热电联合系统IEHS模型下的鲁棒运行模型，具体为：
[0021]1)目标函数：
[0022][0023]式中，为确定性热电联合系统IEHS运行优化模型的总成本函数，x为确定性热电联合系统IEHS运行优化模型的决策变量，下标t为时间索引，为火电机组j有功功率输出，是热电联产机组j的有功功率输出；为热电联产机组j的热功率输出，是供热锅炉j的热功率输出，是在接口j处从外电网购买的功率，是接口j处出售给外电网的功率；为运行时段索引，t为时间索引；ξ为预测误差；决策变量y为灵活性资源调整因子；分别为供热
锅炉热功率输出的调整因子、热电联产机组有功功率输出的调整因子、热电联产机组热功率输出的调整因子、火电机组的有功功率输出的调整因子；为供热锅炉i的成本系数，为热电联产机组i的成本系数，为火电机组i的成本系数；分别为供热锅炉、热电联产机组、火电机组的集合；
[0024]2)运行约束，包括区域供热系统约束、电力系统约束、可调灵活资源约束、节点功率约束、预测误差约束和灵活性资源调整因子约束。
[0025]优选地，所述节点功率约束包括实际节点的有功功率、无功功率、热功率的产量与灵活性资源的关系约束，表达式为：
[0026][0027][0028][0029]式中，分别对应节点i的实际有功功率、无功功率、热产量的调整因子，分别为热电联产机组有功功率输出的调整因子、热电联产机组无功功率输出的调整因子、热电联产机组热功率输出的调整因子，分别为火电机组有功功率输出的调整因子、火电机组无功功率输出的调整因子，分别为接口j处购买电量的调整因子、接口j处出售电量的调整因子，为供热锅炉j热功率产出的调整因子，为供热锅炉j的电转热系数；分别为供热锅炉、热电联产机组、火电机组的集合；表示节点i上连接的可再生能源的个数。
[0030]优选地，所述区域供热系统约束，表达式为：
[0031][0032][0033][0034][0035][0036][0037][003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多元不确定集的变质量流量热电联合系统运行方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1、建立变质量流量热电联合系统IEHS的鲁棒运行模型，目标函数包括确定性热电联合系统IEHS的最小化发电机组总成本、以及用于考虑预测误差的最小化资源再调度调整成本，其中，预测误差采用多元不确定集进行约束；步骤S2、采用缩紧McCormick算法对变质量流量热电联合系统IEHS模型下的鲁棒优化问题进行求解，得到最优运行结果。2.根据权利要求1所述的一种基于多元不确定集的变质量流量热电联合系统运行方法，其特征在于，所述步骤S1还包括采用仿射策略进行线性决策，具体为：1)t时刻每个机组i的可再生能源表示为：其中，是可再生能源的实际功率，是可再生能源的功率预测值，ξ
i，t
为可再生能源的预测误差；2)定义t时刻每个可调发电机的再调度输出与可再生能源的总功率预测误差呈线性关系，所有可再生能源在t时刻功率预测误差表示为随机向量其中，是系统中可再生能源的数量，t时刻处的总预测误差偏差为1
T
ξ
t
，其中1为全一列向量。3.根据权利要求2所述的一种基于多元不确定集的变质量流量热电联合系统运行方法，其特征在于，所述步骤S1中的变质量流量热电联合系统IEHS模型下的鲁棒运行优化模型，具体为：1)目标函数：式中，为确定性热电联合系统IEHS运行优化模型的总成本函数，x为确定性热电联合系统IEHS运行优化模型的决策变量，下标t为时间索引，为火电机组j有功功率输出，是热电联产机组j的有功功率输出；为热电联产机组j的热功率输出，是供热锅炉j的热功率产出，是在接口j处从外电网购买的功率，是接口j处出售给外电网的功率；为运行时段索引；ξ为不确定预测误差；决策变量y为灵活性资源调整因子；分别为供热锅炉热功率输出的调整因子、热电联产机组有功功率输出的调整因子、热电联产机组热功率输出的调整因子、火电机组的有功功率输出的调整因子；为供热锅炉i的成本系数，为热电联产机组i的成本系数，为火电机组f的成本系数；分别为供热锅炉、热电联产机组、火电机组的集合；2)运行约束，包括区域供热系统约束、电力系统约束、可调灵活资源约束、节点功率约束、预测误差约束和灵活性资源调整因子约束。
4.根据权利要求3所述的一种基于多元不确定集的变质量流量热电联合系统运行方法，其特征在于，所述节点功率约束包括实际节点的有功功率、无功功率、热功率的产量与灵活性资源的关系约束，表达式为：灵活性资源的关系约束，表达式为：灵活性资源的关系约束，表达式为：式中，分别对应节点i的实际有功功率、无功功率、热功率产量的调整因子，分别为热电联产机组有功功率输出的调整因子、热电联产机组无功功率输出的调整因子、热电联产机组热功率输出的调整因子，分别为火电机组有功功率输出的调整因子、火电机组无功功率输出的调整因子，分别为接口j处购买电量的调整因子、接口j处出售电量的调整因子，为供热锅炉j热功率输出量的调整因子，为供热锅炉j的电转热系数；分别为供热锅炉、热电联产机组、火电机组的集合；表示节点i上连接的可再生能源的个数。5.根据权利要求3所述的一种基于多元不确定集的变质量流量热电联合系统运行方法，其特征在于，所述区域供热系统约束，表达式为：法，其特征在于，所述区域供热系统约束，表达式为：法，其特征在于，所述区域供热系统约束，表达式为：法，其特征在于，所述区域供热系统约束，表达式为：法，其特征在于，所述区域供热系统约束，表达式为：法，其特征在于，所述区域供热系统约束，表达式为：法，其特征在于，所述区域供热系统约束，表达式为：法，其特征在于，所述区域供热系统约束，表达式为：式中，c为水的比热容，v是单位长度的传热系数，L
ji
是管道长度，下标t为时间；分别为入口节点集合、出口节点集合；分别对应辅助变量和的调整因子，其中，为管道ik中水的实际质量流量，为辅助变量的实际值；分别为节点i的实际热功率输出的调整因子、热负荷的调整因子；分别为管道ji、ik的水的质量流量的调整因子；为节点i实际出口温度，分别为节点i出口温度的上下限；为管道ji中水的实际质量流量，分别为管道ji中水的质量流量上下限。
6.根据权利要求3所述的一种基于多元不确定集的变质量流量热电联合系统运行方法，其特征在于，所述电力系统约束，表达式为：法，其特征在于，所述电力系统约束，表...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓莉荣，冯然，符杨，李振坤，张智泉，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：