申请/专利权人：西安交通大学;国网经济技术研究院有限公司;国网浙江省电力有限公司

申请日：2020-06-15

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN111681130B

主分类号：G06Q50/06

分类号：G06Q50/06;G06Q10/0635;H02J3/00;H02J3/46

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2020.10.20#实质审查的生效;2020.09.18#公开

摘要：一种考虑条件风险价值的综合能源系统优化调度方法，综合能源系统的设备建模；构建基于能源集线器的综合能源系统的基础优化调度模型，该模型的目标函数是成本最小；再构建基于场景的两阶段调度随机优化模型；最后建立考虑条件风险价值的综合能源系统优化调度模型。本发明既能够以风险成本最小为目标函数来避免系统提高较大的运行成本来应对综合能源系统的不确定性，又能够通过求解边际风险成本避免系统盲目地规避风险。本发明可以很好地降低风险，并且在风险系数的基础上提出边际风险成本的概念，为找到使得单位调度成本的增加能够最大程度减小条件风险价值的调度方式以及判断系统是否需要规避风险提供了指导。

主权项：1.一种考虑条件风险价值的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：1综合能源系统的设备建模；由处于同一区域的电力系统网络、天然气系统网络及其耦合部分能源集线器构成综合能源系统；能源集线器从不同网络中获取能源，通过内部能源转换设备的耦合和转换，满足能源集线器内部的负荷需求，包括热电联产机组、燃气锅炉、热泵、风电和储电、储气和储热装置；2构建基于能源集线器的综合能源系统的基础优化调度模型，该模型的目标函数是成本最小；3根据基于能源集线器的综合能源系统的基础优化调度模型，构建基于场景的两阶段调度随机优化模型，去平衡风电出力的不确定性带来的影响；4根据基于场景的两阶段调度随机优化模型，建立考虑条件风险价值的综合能源系统优化调度模型；定义不确定性情况下综合能源系统优化调度的风险费用数学内涵，然后基于条件风险价值建立综合能源系统优化调度数学模型；风险费用的具体表达式： 式中，Crisk为风险费用；Ω为场景集合；Rgtw表示发电机的调整功率；Csa和Csw分别表示风电机组调整维护费用和场景w的弃风惩罚费用；和分别表示场景w下的实际出力和弃风量；在考虑风险费用问题后构建基于条件风险价值的综合能源系统优化调度模型，该模型的目标函数和约束如下：目标函数为minCbase+Crisk+βCVaR35式中，Cbase为基础调度费用，包括发电机出力费用和天然气气源费用；Crisk为风险费用，CVaR为条件风险价值计算所得费用；β为风险系数；其中，条件风险价值采用优化构式进行计算，给定置信水平为α，公式如下： 式中，ζ为待优化的风险价值；ηw为成本超出风险价值的值；潮流平衡约束为： 式中，为场景w下的线路传输功率；δntw和δmtw分别为场景w下的电压相角；风电出力约束为： 发电机调整出力约束为： 传输容量调整约束为： 电压相角调整约束为： 通过基于条件风险价值的综合能源系统优化调度模型，对综合能源系统的优化调度进行风险成本的定量评估；从而降低风险，并且在风险系数的基础上提出边际风险成本的概念，为找到使得单位调度成本的增加能够最大程度减小条件风险价值的调度方式以及判断系统是否需要规避风险提供了指导；步骤2的具体过程如下：分别对输电网层面电力系统的直流潮流模型和天然气系统的Weymouth方程线性化模型进行计算，再通过能源集线器耦合两个系统，将非线性模型转化为混合整数线性规划问题，构建基于能源集线器的综合能源系统的基础优化调度模型；基于能源集线器的综合能源系统的基础优化调度模型的目标函数是成本最小： 式中，CHub表示能源集线器运行总成本，包括购电购气成本储能设备成本弃风惩罚和切负荷惩罚其中，Pts和Fts表示购电量和购气量，和表示单位买电价格和买气价格；Gb,Gg和Gh分别表示电池、储气罐和储热罐的集合；和表示各个储能装置的进入能量和流出能量；和表示储能装置的单位运行成本；Ptw,c表示弃风电量；μw表示单位弃风电量的惩罚因数；Ptshed，Ftshed和分别表示电、气、热的切负荷量；μe，μg和μh表示单位切负荷量的惩罚因数，T表示一天中调度时段的总数；供需平衡约束在忽略电力和天然气损耗的情况下，电能平衡、天然气平衡、热量平衡描述为： 式中，Ptd，Ftd和为电负荷、气负荷、热负荷；GCHP，Gboiler和Gpump是热电联产机组CHP、燃气锅炉和热泵的集合；和分别表示第i个热电联产机组CHP、燃气锅炉和热泵在t时刻的产出量；和分别表示第i个热电联产机组CHP、燃气锅炉和热泵在t时刻的消耗量；购买约束从网络中购买电量和气量符合上下限约束： 式中，和表示t时刻所能购买的最大电量和气流量热电联产机组约束热电联产机组采用以电定热的形式，满足输入气和输出电、输出热的转换关系以及输出的上下限和前后时段的爬坡率约束： 式中，表示电和热的转化系数；分别表示气转成电、热的转化效率；表示机组的输出电能上限；和ΔPiCHP表示机组的最大向上爬坡和向下爬坡；热泵约束热泵满足输入电和输出热的转换关系以及输出的上下限和前后时段的爬坡率约束如式： 式中，表示电转成热的转化效率；表示机组的输出热能上限；和表示机组的最大向上爬坡和向下爬坡；燃气锅炉约束燃气锅炉满足输入气和输出热的转换关系以及输出的上下限和前后时段的爬坡率约束： 式中，表示气转成热的转化效率；表示机组的输出热能上限；和表示机组的最大向上爬坡和向下爬坡；储能设备约束储能设备在t时刻的储能量与该时段的流入量、流出量以及上一时段的储能量有关，并且需要满足储能量上下限的约束，为了简化描述，用同一个变量E表示能量来代表电量、气量和热量： 式中，表示t时刻的储能量；和分别表示能量流入设备和流出设备的效率；表示储能设备存储能量的上限；和表示储能设备的流入能量和流出能量；x代表能量种类；考虑到储能设备在同一个时刻t不能同时流入能量和流出能量，引入辅助0-1变量进行约束： 式中，和表示储能设备的流入能量和流出能量的最大值；是一个0-1变量，保证流入流出状态在不同的时刻；假设流入能量和流出能量在一个调度周期内达到平衡： 分布式电源约束小型风机作为分布式电源接入能源集线器内部，满足弃风平衡和上下限限制： 式中，表示风电输出的最大值。

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