多储能协同的城市综合能源系统应急调控方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种多储能协同的城市综合能源系统应急调控方法及系统，涉及能源运行调度技术领域

【技术实现步骤摘要】
多储能协同的城市综合能源系统应急调控方法及系统


[0001]本专利技术涉及能源运行调度
，具体涉及一种多储能协同的城市综合能源系统应急调控方法及系统
。

技术介绍

[0002]城市地区已建立了各种类型的紧密集成的能源网络，为提高能源效率提供了巨大潜力
。
多能源网络的互联形式还为高效的工业生产和更好的生活条件提供了可能性
。
在此背景下，城市综合能源系统应运而生，其由电力
、
天然气
、
热能等多种能源网络组成，旨在更好地确保城市地区多种能源的协调和高效利用
。
城市综合能源系统集成了配电网络
、
燃气网络
、
区域供热网络
、
小型联合热电系统和燃气涡轮发电机等，可以实现各种能源之间的协调与控制
。
[0003]然而，频繁发生的极端自然灾害导致了大规模停电的高发率，其具有不可预测性并会产生广泛影响
。
台风
、
地震
、
洪水等极端自然灾害是高影响
、
低概率事件的典型例子，很容易导致大范围停电事故
。
这些极端自然灾害经常对城市综合能源系统造成广泛而严重的影响
。
随着多能源网络之间的耦合加深，由于网络之间的相互依赖关系，城市综合能源系统的运行变得越来越复杂
。
当某一个能源网络受到极端自然灾害的破坏时，可能会引发级联效应，进而引发其他网络的能源供应问题
。
这种灾后能源供应中断不仅给城市居民的日常生活带来不便，而且对城市的经济
、
社会和环境产生重要影响
。
考虑到电力
、
天然气
、
热能和其他能源网络之间的深度耦合，研究城市能源系统的负荷供应恢复问题具有十分重要的现实意义
。
[0004]现有的针对城市综合能源系统应急调控的仅考虑多能源之间的协同作用，各个负载分配均匀，没有考虑负荷的重要性和紧急性
。
在应急情况下，无法有效识别和优先恢复关键负荷，导致能源系统的韧性差
。

技术实现思路

[0005](
一
)
解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种多储能协同的城市综合能源系统应急调控方法及系统，解决了现有的应急调控方案会导致能源系统的韧性差的技术问题
。
[0007](
二
)
技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种多储能协同的城市综合能源系统应急调控方法，包括：
[0010]S1、
基于多储能协同的城市综合能源系统的能源类型
、
能源使用情况和各个能源的特性构建广义储能模型，所述广义储能模型包括城市综合能源系统中各子系统的储能模型以及管道能量存储模型；
[0011]S2、
基于多储能协同的城市综合能源系统的能源类型
、
能源供给
、
能源存储
、
负荷需求以及能源之间的协同关系构建子系统模型；
[0012]S3、
基于多储能协同的城市综合能源系统各个节点的度数及负荷需求设置负荷权重模型，并基于负荷权重模型计算各节点的权重；
[0013]S4、
基于广义储能的模型
、
子系统模型和各节点的权重，建立应急调控目标模型；所述应急调控目标模型的目标为最小化不同能源标准化后削减量的加权平均；
[0014]S5、
通过优化算法求解应急调控目标模型，获取城市综合能源系统的应急调控策略
。
[0015]优选的，所述城市综合能源系统中各子系统的储能模型包括电储能模型
、
气储能模型和热储能模块
。
[0016]优选的，所述管道能量存储模型包括：燃气管道能量存储模型和热力管道能量存储模型，
[0017]其中，在燃气管道能量存储模型中，燃气管道等效储能容量的计算以及功率限制描述如下：
[0018][0019][0020][0021]其中，表示燃气管道中所有以节点
i
为终点并且燃气流向
i
的所有管道等效储能的容量总和，
H
g
表示燃气管道与燃气子系统节点的连接矩阵，
S
i
‑
表示以节点
i
为终点的管道的集合，
w
l,u
表示管道
l
在
u
时刻的流量，
P
gl
表示燃气管道等效储能的放电功率，表示放电功率最大值，
w
l,max
表示管道
l
的流量的最大值；
[0022]燃气管道等效储能放电过程建模如下：
[0023][0024][0025]其中，和分别表示节点
i
处燃气管道在
t
和
t
‑1时刻等效储能的荷电状态，表示燃气管道等效储能的放电效率，表示燃气管道等效储能在
u
的荷电状态；
[0026]在热力管道能量存储模型中，热力管道等效储能容量的计算以及功率限制：
[0027][0028][0029][0030]其中，表示供热管道中所有以节点
i
为终点并且热水流向
i
的所有管道等效储能的容量总和，
C
p
表示水的比热容，
h
i
表示节点
i
流经水量的质量流量，和分别表示
u
时刻节点
i
处供水管道和回水管道的温度，和分别表示
t
时刻热力管道等效储能的放
热功率和热力管道等效储能放热功率的最大值，
T
pass,max
表示流经热水的温度最大值；
[0031]热力管道等效储能放电过程建模如下：
[0032][0033][0034]其中和分别表示
t
时刻
、t
‑1时刻和
u
时刻节点
i
处热力管道等效储能的荷电状态
。
[0035]优选的，所述子系统模型包括电力子系统模型
、
燃气子系统模型和热力子系统模型，其中，
[0036]在电力子系统模型中：
[0037]线路潮流约束如下：
[0038]‑
fl
l,min
≤fl
l,t
≤fl
l,max
[0039]其中，
fl
l,t
表示
t
时刻线路
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多储能协同的城市综合能源系统应急调控方法，其特征在于，包括：
S1、
基于多储能协同的城市综合能源系统的能源类型
、
能源使用情况和各个能源的特性构建广义储能模型，所述广义储能模型包括城市综合能源系统中各子系统的储能模型以及管道能量存储模型；
S2、
基于多储能协同的城市综合能源系统的能源类型
、
能源供给
、
能源存储
、
负荷需求以及能源之间的协同关系构建子系统模型；
S3、
基于多储能协同的城市综合能源系统各个节点的度数及负荷需求设置负荷权重模型，并基于负荷权重模型计算各节点的权重；
S4、
基于广义储能的模型
、
子系统模型和各节点的权重，建立应急调控目标模型；所述应急调控目标模型的目标为最小化不同能源标准化后削减量的加权平均；
S5、
通过优化算法求解应急调控目标模型，获取城市综合能源系统的应急调控策略
。2.
如权利要求1所述的多储能协同的城市综合能源系统应急调控方法，其特征在于，所述城市综合能源系统中各子系统的储能模型包括电储能模型
、
气储能模型和热储能模块
。3.
如权利要求1所述的多储能协同的城市综合能源系统应急调控方法，其特征在于，所述管道能量存储模型包括：燃气管道能量存储模型和热力管道能量存储模型，其中，在燃气管道能量存储模型中，燃气管道等效储能容量的计算以及功率限制描述如下：如下：如下：其中，
E
igl
表示燃气管道中所有以节点
i
为终点并且燃气流向
i
的所有管道等效储能的容量总和，
H
g
表示燃气管道与燃气子系统节点的连接矩阵，表示以节点
i
为终点的管道的集合，
w
l,u
表示管道
l
在
u
时刻的流量，
P
gl
表示燃气管道等效储能的放电功率，表示放电功率最大值，
w
l,max
表示管道
l
的流量的最大值；燃气管道等效储能放电过程建模如下：燃气管道等效储能放电过程建模如下：其中，和分别表示节点
i
处燃气管道在
t
和
t
‑1时刻等效储能的荷电状态，表示燃气管道等效储能的放电效率，表示燃气管道等效储能在
u
的荷电状态；在热力管道能量存储模型中，热力管道等效储能容量的计算以及功率限制：在热力管道能量存储模型中，热力管道等效储能容量的计算以及功率限制：
其中，表示供热管道中所有以节点
i
为终点并且热水流向
i
的所有管道等效储能的容量总和，
C
p
表示水的比热容，
h
i
表示节点
i
流经水量的质量流量，和分别表示
u
时刻节点
i
处供水管道和回水管道的温度，和分别表示
t
时刻热力管道等效储能的放热功率和热力管道等效储能放热功率的最大值，
T
pass,max
表示流经热水的温度最大值；热力管道等效储能放电过程建模如下：热力管道等效储能放电过程建模如下：其中和分别表示
t
时刻
、t
‑1时刻和
u
时刻节点
i
处热力管道等效储能的荷电状态
。4.
如权利要求1所述的多储能协同的城市综合能源系统应急调控方法，其特征在于，所述子系统模型包括电力子系统模型
、
燃气子系统模型和热力子系统模型，其中，在电力子系统模型中：线路潮流约束如下：
‑
fl
l,min
≤fl
l,t
≤fl
l,max
其中，
fl
l,t
表示
t
时刻线路
l
的潮流，
fl
l,min
和
fl
l,max
分别表示其最小值和最大值；发电机的出力与爬坡约束如下：发电机的出力与爬坡约束如下：发电机的出力与爬坡约束如下：其中，和分别表示
t
和
t
‑1时刻第
i
个发电机组的发电出力，和分别表示其最小值和最大值，和分别表示第
i
个发电机爬坡上限和爬坡下限；发电机的功率为所有发电机的出力总和：发电机的功率为所有发电机的出力总和：发电机的功率为所有发电机的出力总和：其中，分别表示
t
时刻节点
i
处的所有发电机
、
燃煤机组
、
燃气机组以及热电联产机组的发电功率，
G
e
、G
Gc
、G
Gg
、G
Gchp
分别表示所有发电机
、
燃煤机组
、
燃气机组以及热电联产机组对应的连接矩阵，和分别表示节点
i
处的燃气机组和热电联产机组对应的发电效率，和分别表示
t
时刻节点
i
处燃气机组和热电联产机组的耗气量；电力子系统的功率平衡约束如下：
其中，
H
e
、J
EES
、R
e
和
K
eb
分别为线路
、
电储能
、
负荷节点以及电锅炉的连接矩阵，为
t
时刻节点
i
处的电负荷，为
t
时刻节点
i
处的电锅炉的功率需求；在燃气子系统模型中：燃气气源供应的约束表达式如下：
ws
i,min
≤ws
i,t
≤ws
i,max
其中，
ws
i,t
表示
t
时刻节点
i
处的天然气源的出力，
ws
i,min
和
ws
i,max
分别表示其最小值和最大值；节点的压力约束的表达式如下
p
i,min
≤p
i,t
≤p
i,max
其中，
p
表示
t
时刻节点
i
处的节点压力，
p
i,min
和
p
i,max
分别表示其最小值和最大值；管道中天然气流量的计算与约束的表达式如下：管道中天然气流量的计算与约束的表达式如下：
w
ij,min
≤w
ij,t
≤w
ij,max
其中，
w
ij,t
表示
t
时刻节点
i
与节点
j
之间的天然气管道的流量，
w
ij,min
和
w
ij,max
分别表示其最小值和最大值；
C
ij
为管道传输参数，
sgn(p
i
,p
j
)
用于表征管道的气体流向；燃气子系统的功率平衡如下所示：其中，
S
g
、H
g
、J
GES
、J
gl
、R
g
和
G
chp
分别为燃气源
、
燃气线路
、

【专利技术属性】
技术研发人员：周开乐，张增辉，陆信辉，殷辉，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：