基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽主从博弈优化调度方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114676886A(43)申请公布日2022.06.28(21)申请号202210212801.9G06N5/04(2006.01)(22)申请日2022.03.04(71)申请人三峡大学地址443002湖北省宜昌市西陵区大学路8号(72)发明人程杉刘延光王瑞李沣洋贺彩(74)专利代理机构宜昌市三峡专利事务所42103专利代理师吴思高(51)Int.Cl.G06Q10/04(2012.01)G06Q10/06(2012.01)G06Q50/06(2012.01)G06N3/12(2006.01)权利要求书7页说明书17页附图10页(54)发明名称基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽主从博弈优化调度方法(57)摘要基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽主从博弈优化调度方法，包括：对能源枢纽结构所包含的燃气轮机、燃气锅炉、电制冷机与吸收式制冷机、蓄电池进行建模，反应输入功率与输出功率的关系；建立综合需求响应模型，包括用户冷负荷需求建模、用户热负荷需求建模和用户电负荷需求响应；建立主从博弈低碳模型，使参与该博弈互动的EHO和用户在各自运行约束条件下追求自身利益最优；通过差分进化算法和CPLEX求解器，对主从博弈低碳模型进行求解。本发明能够有效兼顾双方利益，充分发挥用户的需求响应潜力，实现EH经济、低碳运行。CN114676886ACN114676886A权利要求书1/7页1.基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽主从博弈优化调度方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：对能源枢纽结构所包含的燃气轮机、燃气锅炉、电制冷机与吸收式制冷机、蓄电池进行建模，反应输入功率与输出功率的关系；步骤2：建立综合需求响应模型，包括用户冷负荷需求建模、用户热负荷需求建模和用户电负荷需求响应；步骤3：建立主从博弈低碳模型，使参与该博弈互动的能源枢纽运营商和用户在各自运行约束条件下追求自身利益最优；步骤4：通过差分进化算法和CPLEX求解器，对主从博弈低碳模型进行求解。2.根据权利要求1所述基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽主从博弈优化调度方法，其特征在于：所述步骤1中，1)、燃气轮机模型如下：燃气轮机GT输出的电功率与所消耗的气功率关系如下所示：式中：为GT的启停状态标记位；a、b为燃耗系数，c为GT启停成本系数；为了精确反映GT的实际运行工况，对式(1)进行三分段线性化处理，分段后的3段斜率分别为：式中：d1、d2、d3、d4表示分段后的GT电功率曲线参数，d1、d4为GT输出电功率的上、下限，故式(1)能够改写为：GT运行时，排出的高温烟气通过余热锅炉WHB产热，其制热特性模型为：式中：和分别表示GT和WHB输出的热功率；λGT和λWHB分别表示燃气轮机输出的电热功率比和热回收效率；2)、燃气锅炉模型如下：tt燃气锅炉GB通过燃烧天然气产热，其输出热功率HGB与输入的气功率GGB的关系为：式中：ηGB为GB的产热效率；2CN114676886A权利要求书2/7页3)、电制冷机与吸收式制冷机模型如下：tt电制冷机AC、吸收式制冷机AR的输出冷功率QAC、QAR分别如下：tt式中：ηAR、ηAC表示AR、AC制冷效率；PAC和HAR分别表示AC的输入电功率和AR的输入热功率；4)、蓄电池模型如下：蓄电池BT充放电前后的储能容量需满足以下约束：式中：表示BT的t时刻容量状态；hBT.chr、hBT.dis分别为BT的充、放电效率；表示BT的t‑1时刻容量状态、表示t时刻的充电功率、表示t时刻的放电功率、△t表示时间间隔，表示BT的容量状态下限、表示t时刻的容量状态、表示BT的容量状态上限；此外，BT还满足充放电频率约束和互斥约束：表示t时刻的BT放电功率标志位、表示t时刻的BT充电功率标志位；t表示时间间隔。3.根据权利要求1所述基于综合需求响应和奖惩阶梯碳交易的能源枢纽主从博弈优化调度方法，其特征在于：所述步骤2中，1)：用户冷负荷需求建模具体如下：设楼宇制冷设备在使用时间内连续运行，根据能量守恒定理，t时段内室内热量变化量tΔLc等于制冷量Lc与建筑吸热量LB之差，由此得楼宇热平衡方程：式中：ρAir为空气密度；CAir为空气比热容；为室内温度变化率；VB为建筑体积；影响建筑吸热的主要因素包括：建筑外墙、外窗传递的热量LWall、LWin，建筑因吸收室内照明、人体散热等热量产生的室内热源LIn以及太阳辐射所产生的热量LS，因此，LB可表示为：3CN114676886A权利要求书3/7页式中：LB表示建筑吸热量；分别为建筑朝向为j时的建筑外墙、外窗与室外的传热系数；分别为建筑朝向为j时建筑外墙、外窗面积；j表示建筑朝向；kWall、kWin分别为建筑外墙、外窗与室外的传热