一种源-荷-储协调互动的综合能源系统设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108494015A(43)申请公布日2018.09.04(21)申请号201810133288.8(22)申请日2018.02.09(71)申请人中国科学院电工研究所地址100190北京市海淀区中关村北二条6号(72)发明人肖浩裴玮张国伟祁晓敏孔力(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251代理人关玲(51)Int.Cl.H02J3/46(2006.01)H02J3/32(2006.01)权利要求书5页说明书8页附图2页(54)发明名称一种源-荷-储协调互动的综合能源系统设计方法(57)摘要一种源-荷-储协调互动的综合能源系统设计方法，通过拉丁超立方抽样生成大量源荷出力场景，结合场景削减法聚类分析获取保留原场景特性的少量特定概率规划场景。建立各设备装机成本模型和运行成本模型，以年投资折算成本和各概率场景下的年运行成本之和最小为上层优化模型的优化目标，以各概率场景下的年运行成本最小为下层优化模型的优化目标，建立源-荷-储协调互动的综合能源系统双层规划模型，同时满足各类可靠性、安全性运行约束。分别采用元模型全局优化算法与二阶锥优化方法求解上、下层优化模型，交互迭代求解直至收敛，优化求得综合能源系统各设备装机容量及优化运行方案。本发明可应用于多能互补综合能源系统的容量规划及优化设计。CN108494015ACN108494015A权利要求书1/5页1.一种源-荷-储协调互动的综合能源系统设计方法，其特征在于：所述的设计方法的步骤为生成源、荷不确定性场景、建立综合能源系统双层规划模型、求解综合能源系统双层规划模型，优化求得综合能源系统的各设备装机容量，具体如下：(1)生成源荷不确定性场景生成所述的源荷不确定性场景的方法是根据风力发电、光伏发电，电负荷、热负荷的历史运行数据，通过非参数核密度估计拟合生成各电源和负荷的出力概率分布，同时依据统计得到的各时段电源和负荷的均值及标准差，计算各时段相应的出力概率分布的参数，接着利用拉丁超立方抽样法生成大量可再生能源和负荷的出力概率场景，然后再通过同步回代削减法削减得到计算量小且能保留原场景特点的少量特定概率场景；(2)建立综合能源系统双层规划模型首先建立各可再生能源、热电联产机组、电储能、热储能、补燃锅炉的装机成本模型、维护成本模型和运行成本模型，同时建立负荷需求侧响应的运行成本模型，在此基础上，以年投资折算成本和各概率场景下的年运行成本之和最小为上层优化模型的优化目标，以各概率场景下的年运行成本最小为下层优化模型的优化目标，建立综合能源系统双层规划模型，同时满足各类可靠性、安全性运行约束；(3)求解综合能源系统双层规划模型，优化求得综合能源系统的各设备装机容量采用二阶锥优化与元模型算法相结合交互迭代求解所述的双层规划模型；上层优化模型采用元模型方法求解，下层优化模型采用二阶锥优化方法求解，双层交互迭代直至收敛；通过上述步骤，优化求得综合能源系统的各设备装机容量，得到综合能源系统优化规划容量和运行方案。2.按照权利要求1所述的源-荷-储协调互动的综合能源系统设计方法，其特征在于：所述的综合能源系统双层规划模型包括上层优化模型和下层优化模型；所述的上层优化模型的优化目标是年投资折算成本和各概率场景下的年运行成本之和最小，满足的主要约束条件是各设备的装机容量大小约束；上层优化模型的优化目标中年投资折算成本依据各设备的装机规划容量乘以单位装机成本，并按年利率折算求得，上层优化模型的优化目标中，各概率场景下的年运行成本由各概率场景下的燃料消耗成本、运行维护成本、网损成本、购电成本、需求响应补偿费用求和得到；所述的下层优化模型的优化目标是各概率场景下的年运行成本最小，同时满足如下约束条件：系统潮流约束、节点电压约束、电/热储能充放电功率约束、电/热储能荷电状态(SOC)约束、热电联产机组出力上下限约束、爬坡率约束，负荷需求响应约束。3.按照权利要求1所述的源-荷-储协调互动的综合能源系统设计方法，其特征在于：步骤(1)中所述的同步回代场景削减的方法如下：假定初始场景集合中有N个场景S＝{sθ,θ＝1,…,N}，每个场景对应的概率为pθ，定义场景向量的2范数为场景的概率距离作为降阶尺度，记作d(i,j)＝d(si,sj)；最终期望场景数目为NE,SD为被删掉的场景集合，初始阶段为空，场景削减算法的基本步骤如下：(1)计算场景i,j之间的概率距离d(i,j)＝d(si,sj)i,j＝1,…,N；(2)对于每一个场景m，找到与其距离最短的场景n，即d(m,n)＝mind(m,k)k≠m,k∈S；(3)场景m的概率为pm，计算Pdm(n)＝pm·d(m,n)，由Pdm(r)＝minPdm确定待删除的场景r；2CN108