一种兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度方法转让专利

申请号 : CN201710963653.3

文献号 : CN107800158B

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基本信息:

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法律信息:

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发明人 : 孙宏斌郭庆来王彬薛屹洵张伯明吴文传

申请人 : 清华大学

摘要 :

本发明提出一种兼顾经济与能效的电‑热耦合多能流系统优化调度方法,属于含多种能源形式的电网运行和控制技术领域。本方法首先设定电‑热耦合多能流系统中电网与热网稳态安全运行的等式和不等式约束条件;分别建立电‑热耦合多能流系统优化调度的经济性目标函数和能效目标函数;分别求得以经济性为目标的调度方案,和以能效为目标的调度方案;将两种方案分别代入相应的目标函数进行交互计算,利用计算结果建立兼顾经济与能效的电‑热耦合多能流系统优化调度模型;对模型求解,最终获得电‑热耦合多能流系统的优化调度方案。本发明考虑电‑热系统的紧密耦合与相互影响,实现了兼顾经济与能效的电‑热耦合多能流系统的优化调度。

权利要求 :

1.一种兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

1)设定电-热耦合多能流系统中电网与热网稳态安全运行的等式约束条件;具体包括:

1-1)电-热耦合多能流系统中的电网潮流方程约束;表达式如下:其中,Pi为电网中节点i的注入有功功率,Qi为电网中节点i的注入无功功率,θi、θj分别为节点i、节点j的电压相角,Ui和Uj分别为节点i和节点j的电压幅值,Gij为电网节点导纳矩阵Y第i行、第j列元素的实部,Bij为电网节点导纳矩阵Y第i行、第j列元素的虚部;

1-2)电-热耦合多能流系统中热网的管道压力损失约束;表达式如下:ΔHl=Slml|ml|   (2)

其中,ΔHl为热网中第l条管道的压力损失,Sl为第l条管道的阻力特性系数,10Pa/(kg/s)2≤Sl≤500Pa/(kg/s)2,ml为第l条管道的流量;

1-3)电-热耦合多能流系统中热网的循环泵水力特性约束;表达式如下:HP=H0-Spm2   (3)

其中,HP为循环泵扬程,H0为循环泵静扬程,Sp为循环泵阻力系数,m为流过循环泵的流量;

1-4)电-热耦合多能流系统中热网管道热量损失约束;表达式如下:其中,Te,l为热网中第l条管道的末端温度,Th,l为第l条管道的首端温度,Ta,l为第l条管道所在的环境温度,Ll为第l条管道的长度,Cp为水的比热容,λ为管道单位长度的传热系数;

1-5)电-热耦合多能流系统的热网中多管道汇合点的温度约束;表达式如下:其中, 为流出多管道汇合点的流量, 为流入多管道汇合点的流量,Tout为流出多管道汇合点的水的温度,Tin为流入多管道汇合点的水的温度,QJ是多管道汇合点的热功率;

1-6)通过电-热联供机组耦合的电-热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合约束;

表达式:

k

其中,p为电-热联供机组的有功功率,q为电-热联供机组的热功率,P为电-热联供机组运行可行域近似多边形的第k个顶点的横坐标,Qk为电-热联供机组运行可行域近似多边形的第k个顶点的纵坐标,αk为组合系数, 0≤αk≤1,NK为电-热联供机组的运行可行域近似多边形的顶点个数;

1-7)通过循环泵耦合的电-热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合约束;表达式:其中,PP为循环泵消耗的有功功率,g为重力加速度,ηP为循环泵效率,mP为流过循环泵的流量,HP为循环泵的扬程;

1-8)通过热泵耦合的电-热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合约束;表达式如下:Php=ChpQhp   (8)

其中,Qhp为电-热耦合多能流系统中热泵发出的热功率,Php为热泵消耗的电功率,Chp为热泵的产热效率;

2)设定电-热耦合多能流系统中电网与热网稳态安全运行的不等式约束条件,具体包括:

2-1)节点电压幅值约束;

电-热耦合多能流系统的电网中第i个节点的电压幅值Ui在设定的电网安全运行电压的下、上限值Ui、 之间运行,Ui为第i个节点额定电压的0.95倍, 为第i个节点额定电压的

1.05倍:表达式如下:

2-2)线路传输容量约束;

电-热耦合多能流系统的电网中第l条线路的传输容量小于或等于设定的电网安全运行传输容量的最大值 表达式如下:

2-3)电-热耦合多能流系统的电网中电-热联供机组或有功功率的爬坡约束;表达式如下:其中, 和 分别为第b台电-热联供机组有功功率的向上爬坡速率和向下爬坡速率,Δt为相邻两个调度时段的时间间隔,pb,t和pb,t-1分别为第b台电-热联供机组在第t个调度时段的有功功率和第t-1个调度时段的有功功率;

2-4)电-热耦合多能流系统的电网中非燃气机组有功功率的爬坡约束;表达式如下:其中, 和 分别为第x台火电机组有功功率的向上爬坡速率和向下爬坡速率,px,t和px,t-1分别为第x台火电机组在第t个调度时段的有功功率和第t-1个调度时段的有功功率;

2-5)电-热联供机组安全运行约束;

电-热耦合多能流系统的电网中第b台电-热联供机组的有功功率pb在设定的电网安全运行第b台电-热联供机组有功功率的上、下限值 pb之间;表达式如下:

2-6)火电机组安全运行约束;

电-热耦合多能流系统的电网中第x台火电机组的有功功率px在设定的电网安全运行第x台火电机组有功功率的上、下限值 px之间;表达式如下:

2-7)热网管道流量约束;

电-热耦合多能流系统的热网中第l条管道的流量ml小于或等于热网安全运行流量的上限值 表达式如下:

2-8)换热站回水温度约束;

电-热耦合多能流系统的热网中换热站回水温度T在设定的热网安全运行回水温度的上、下限值 T之间;表达式如下:

3)以成本最低为目标,建立电-热耦合多能流系统优化调度的经济性目标函数;表达式如下:其中,pb为电-热耦合多能流系统中第b台电-热联供机组的有功功率,qb为电-热耦合多能流系统中第b台电-热联供机组的热功率,N为电-热耦合多能流系统中电-热联供机组的总台数,F(pb,qb)为电-热耦合多能流系统中第b台电-热联供机组的运行成本,px为电-热耦合多能流系统中第x台火电机组的有功功率,NTU为电-热耦合多能流系统中火电机组的总台数,FTU(px)为电-热耦合多能流系统中第x台火电机组的运行成本; 为多能流系统总运行成本;

4)以能效最高为目标,建立电-热耦合多能流系统优化调度的能效目标函数,表达式如下:其中,PL(t)、CL(t)、QL(t)分别为t时刻多能流系统的电、冷、热负荷功率;下标re、coal、gass分别表示能量来源为可再生能源、煤炭、天然气;ξ为能源不可再生系数,对于可再生能源该值为0,不可再生能源为1;ν(t)为t时刻外购电中不同一次能源来源的渗透率;ef为相应机组发电效率;Pbuy(t)为t时刻多能流系统购入电网电能功率;Pre(t)为t时刻多能流系统不经电网所接入的可再生能源功率,单位为kW;F(t)为所消耗相应燃料的低位热值,为多能流系统能效;

5)采用内点法,以式(17)的经济性目标函数作为目标函数,以式(1)至式(16)作为约束条件,求解得到电-热耦合多能流系统中每台电-热联供机组的有功功率和热功率,得到以经济性为目标的电-热耦合多能流系统调度方案;

采用内点法,以式(18)的能效目标函数作为目标函数,以式(1)至式(16)作为约束条件,求解得到电-热耦合多能流系统中每台电-热联供机组的有功功率和热功率,得到以能效为目标的电-热耦合多能流系统调度方案;

6)将步骤5)得到的以经济性为目标的电-热耦合多能流系统调度方案代入式(18)的能效目标函数中,结果记为 将步骤5)得到的以能效为目标的电-热耦合多能流系统调度方案代入式(17)的经济性目标函数中,结果记为

7)建立兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度目标函数;表达式如下:

8)以式(19)作为目标函数,以式(1)至式(16)作为约束条件,建立兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度模型;采用内点法,对该模型求解,得到电-热耦合多能流系统中每台电-热联供机组的有功功率和热功率,作为电-热耦合多能流系统的优化调度方案。

说明书 :

一种兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度方法,属于含多种能源形式的电网运行和控制技术领域。

背景技术

[0002] 多能流系统是能源互联网的重要载体,其在设计、运营和管理过程中,将冷、热、电、气等多种类型能源的源、网、荷深度融合,并在生产、传输、转换、存储与消费等一系列环节进行多能的协同优化。相比传统相互割裂的能源系统,通过多能协同,多能流系统带来的效益包括:1)通过多类型能源的梯级开发利用和智能管理,可以降低能源消耗和浪费,提高综合能源利用效率,并有助于减少总的用能成本;2)利用不同能源的特性差异和互补、转换,有助于提高消纳间歇式可再生能源的能力;3)通过多能源的转供、互补和协调控制,有助于提高供能的可靠性,并为电网的运行提供更多可调控资源;4)通过多能流系统的协同规划和建设,可以减少基础设施的重复建设和浪费,提高资产利用率。
[0003] 多能流系统一方面具有可观的效益,另一方面也使原本复杂的能源系统更加复杂。多能流系统由多个能流子系统组成,这些能流子系统之间相互作用和影响,使得多能流系统复杂度显著增加,体现出许多新的特性,传统各个能流单独分析的方法已经难以适应新的要求,亟需发展出新的多能流分析方法。在我国,越来越多的热电联产机组、热泵、电锅炉等耦合元件客观上增强了电-热之间的互联,促进了电-热耦合多能流系统的发展,也对电-热耦合多能流系统的运行和控制技术提出了新的要求。
[0004] 多能源系统优化调度是指当系统的结构参数和负荷情况都已给定时,调节可利用的控制变量(如电网中发电机的输出功率、热网中泵的扬程等)来找到能满足所有运行约束条件的,并使系统的某一性能指标(如总运行成本或网络损耗)达到最优值下的潮流分布。目前的研究主要集中于单个独立系统,且多仅关注于多能流系统运行的经济性,为了响应中央对提高能源利用效率,促进能源生产与能源消费的要求,充分发挥多能流系统能源梯级利用的优势,需要研究兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的是为了弥补现有领域的空白之处,提出一种兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度方法。本发明通过建立兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度模型,实现电-热耦合多能流系统的经济、高效运行,具有很高的实用价值。
[0006] 本发明提出的兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度方法,包括以下步骤:
[0007] 本发明提出一种兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
[0008] 1)设定电-热耦合多能流系统中电网与热网稳态安全运行的等式约束条件;具体包括:
[0009] 1-1)电-热耦合多能流系统中的电网潮流方程约束;表达式如下:
[0010]
[0011] 其中,Pi为电网中节点i的注入有功功率,Qi为电网中节点i的注入无功功率,θi、θj分别为节点i、节点j的电压相角,Ui和Uj分别为节点i和节点j的电压幅值,Gij为电网节点导纳矩阵Y第i行、第j列元素的实部,Bij为电网节点导纳矩阵Y第i行、第j列元素的虚部;
[0012] 1-2)电-热耦合多能流系统中热网的管道压力损失约束;表达式如下:
[0013] ΔHl=Slml|ml|  (2)
[0014] 其中,ΔHl为热网中第l条管道的压力损失,Sl为第l条管道的阻力特性系数,10Pa/2 2
(kg/s) ≤Sl≤500Pa/(kg/s) ,ml为第l条管道的流量;
[0015] 1-3)电-热耦合多能流系统中热网的循环泵水力特性约束;表达式如下:
[0016] HP=H0-Spm2  (3)
[0017] 其中,HP为循环泵扬程,H0为循环泵静扬程,Sp为循环泵阻力系数,m为流过循环泵的流量;
[0018] 1-4)电-热耦合多能流系统中热网管道热量损失约束;表达式如下:
[0019]
[0020] 其中,Te,l为热网中第l条管道的末端温度,Th,l为第l条管道的首端温度,Ta,l为第l条管道所在的环境温度,Ll为第l条管道的长度,Cp为水的比热容,λ为管道单位长度的传热系数;
[0021] 1-5)电-热耦合多能流系统的热网中多管道汇合点的温度约束;表达式如下:
[0022]
[0023] 其中, 为流出多管道汇合点的流量, 为流入多管道汇合点的流量,Tout为流出多管道汇合点的水的温度,Tin为流入多管道汇合点的水的温度,QJ是多管道汇合点的热功率;
[0024] 1-6)通过电-热联供机组耦合的电-热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合约束;表达式:
[0025]
[0026] 其中,p为电-热联供机组的有功功率,q为电-热联供机组的热功率,Pk为电-热联供机组运行可行域近似多边形的第k个顶点的横坐标,Qk为电-热联供机组运行可行域近似多边形的第k个顶点的纵坐标,αk为组合系数, NK为电-热联供机组的运行可行域近似多边形的顶点个数;
[0027] 1-7)通过循环泵耦合的电-热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合约束;表达式:
[0028]
[0029] 其中,PP为循环泵消耗的有功功率,g为重力加速度,ηP为循环泵效率,mP为流过循环泵的流量,HP为循环泵的扬程;
[0030] 1-8)通过热泵耦合的电-热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合约束;表达式如下:
[0031] Php=ChpQhp  (8)
[0032] 其中,Qhp为电-热耦合多能流系统中热泵发出的热功率,Php为热泵消耗的电功率,Chp为热泵的产热效率;
[0033] 2)设定电-热耦合多能流系统中电网与热网稳态安全运行的不等式约束条件,具体包括:
[0034] 2-1)节点电压幅值约束;
[0035] 电-热耦合多能流系统的电网中第i个节点的电压幅值Ui在设定的电网安全运行电压的下、上限值Ui、 之间运行,Ui为第i个节点额定电压的0.95倍, 为第i个节点额定电压的1.05倍:表达式如下:
[0036]
[0037] 2-2)线路传输容量约束;
[0038] 电-热耦合多能流系统的电网中第l条线路的传输容量小于或等于设定的电网安全运行传输容量的最大值 表达式如下:
[0039]
[0040] 2-3)电-热耦合多能流系统的电网中电-热联供机组或有功功率的爬坡约束;表达式如下:
[0041]
[0042] 其中, 和 分别为第b台电-热联供机组有功功率的向上爬坡速率和向下爬坡速率,Δt为相邻两个调度时段的时间间隔,pb,t和pb,t-1分别为第b台电-热联供机组在第t个调度时段的有功功率和第t-1个调度时段的有功功率;
[0043] 2-4)电-热耦合多能流系统的电网中非燃气机组有功功率的爬坡约束;表达式如下:
[0044]
[0045] 其中, 和 分别为第x台火电机组有功功率的向上爬坡速率和向下爬坡速率,px,t和px,t-1分别为第x台火电机组在第t个调度时段的有功功率和第t-1个调度时段的有功功率;
[0046] 2-5)电-热联供机组安全运行约束;
[0047] 电-热耦合多能流系统的电网中第b台电-热联供机组的有功功率pb在设定的电网安全运行第b台电-热联供机组有功功率的上、下限值 pb之间;表达式如下:
[0048]
[0049] 2-6)火电机组安全运行约束;
[0050] 电-热耦合多能流系统的电网中第x台火电机组的有功功率px在设定的电网安全运行第x台火电机组有功功率的上、下限值 px之间;表达式如下:
[0051]
[0052] 2-7)热网管道流量约束;
[0053] 电-热耦合多能流系统的热网中第l条管道的流量ml小于或等于热网安全运行流量的上限值 表达式如下:
[0054]
[0055] 2-8)换热站回水温度约束;
[0056] 电-热耦合多能流系统的热网中换热站回水温度T在设定的热网安全运行回水温度的上、下限值 T之间;表达式如下:
[0057]
[0058] 3)以成本最低为目标,建立电-热耦合多能流系统优化调度的经济性目标函数;表达式如下:
[0059]
[0060] 其中,pb为电-热耦合多能流系统中第b台电-热联供机组的有功功率,qb为电-热耦合多能流系统中第b台电-热联供机组的热功率,N为电-热耦合多能流系统中电-热联供机组的总台数,F(pb,qb)为电-热耦合多能流系统中第b台电-热联供机组的运行成本,px为电-热耦合多能流系统中第x台火电机组的有功功率,NTU为电-热耦合多能流系统中火电机组的总台数,FTU(px)为电-热耦合多能流系统中第x台火电机组的运行成本; 为多能流系统总运行成本;
[0061] 4)以能效最高为目标,建立电-热耦合多能流系统优化调度的能效目标函数,表达式如下:
[0062]
[0063] 其中,PL(t)、CL(t)、QL(t)分别为t时刻多能流系统的电、冷、热负荷功率;下标re、coal、gass分别表示能量来源为可再生能源、煤炭、天然气;ξ为能源不可再生系数,对于可再生能源该值为0,不可再生能源为1;ν(t)为t时刻外购电中不同一次能源来源的渗透率;ef为相应机组发电效率;Pbuy(t)为t时刻多能流系统购入电网电能功率;Pre(t)为t时刻多能流系统不经电网所接入的可再生能源功率,单位为kW;F(t)为所消耗相应燃料的低位热值,为多能流系统能效;
[0064] 5)采用内点法,以式(17)的经济性目标函数作为目标函数,以式(1)至式(16)作为约束条件,求解得到电-热耦合多能流系统中每台电-热联供机组的有功功率和热功率,得到以经济性为目标的电-热耦合多能流系统调度方案;
[0065] 采用内点法,以式(18)的能效目标函数作为目标函数,以式(1)至式(16)作为约束条件,求解得到电-热耦合多能流系统中每台电-热联供机组的有功功率和热功率,得到以能效为目标的电-热耦合多能流系统调度方案;
[0066] 6)将步骤5)得到的以经济性为目标的电-热耦合多能流系统调度方案代入式(18)的能效目标函数中,结果记为 将步骤5)得到的以能效为目标的电-热耦合多能流系统调度方案代入式(17)的经济性目标函数中,结果记为
[0067] 7)建立兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度目标函数;表达式如下:
[0068]
[0069] 8)以式(19)作为目标函数,以式(1)至式(16)作为约束条件,建立兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度模型;采用内点法,对该模型求解,得到电-热耦合多能流系统中每台电-热联供机组的有功功率和热功率,作为电-热耦合多能流系统的优化调度方案。
[0070] 本发明提出的一种兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度方法,其特点和效果是:
[0071] 本方法考虑电-热系统的紧密耦合与相互影响,实现了兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统的优化调度。相比于孤立的考虑电、热系统的经济性进行优化调度分析,不仅实现了电、热系统的协同优化,而且兼顾了电-热耦合多能流系统的运行经济性与高效性。该方法可以应用于电-热耦合多能流系统的调度计划制定,有利于减少运行成本,同时提高电-热耦合多能流系统的用能效率。

具体实施方式

[0072] 本发明提出的一种兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度方法,下面结合具体实施例进一步详细说明如下。
[0073] 本发明提出的一种兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度方法,包括以下步骤:
[0074] 1)设定电-热耦合多能流系统中电网与热网稳态安全运行的等式约束条件;具体包括:
[0075] 1-1)电-热耦合多能流系统中的电网潮流方程约束;表达式如下:
[0076]
[0077] 其中,Pi为电网中节点i的注入有功功率,Qi为电网中节点i的注入无功功率,θi、θj分别为节点i、节点j的电压相角,Ui和Uj分别为节点i和节点j的电压幅值,Gij为电网节点导纳矩阵Y第i行、第j列元素的实部,Bij为电网节点导纳矩阵Y第i行、第j列元素的虚部,电网节点导纳矩阵Y从电-热耦合多能流系统的能量管理系统中获取;
[0078] 1-2)电-热耦合多能流系统中热网的管道压力损失约束;表达式如下:
[0079] ΔHl=Slml|ml|  (2)
[0080] 其中,ΔHl为热网中第l条管道的压力损失,Sl为第l条管道的阻力特性系数,Sl取值范围为10Pa/(kg/s)2≤Sl≤500Pa/(kg/s)2,ml为第l条管道的流量;
[0081] 1-3)电-热耦合多能流系统中热网的循环泵水力特性约束;表达式如下:
[0082] HP=H0-Spm2  (3)
[0083] 其中,HP为循环泵扬程,H0为循环泵静扬程,Sp为循环泵阻力系数,H0和Sp由循环泵的出厂说明书获取,m为流过循环泵的流量;
[0084] 1-4)电-热耦合多能流系统中热网管道热量损失约束;表达式如下:
[0085]
[0086] 其中,Te,l为热网中第l条管道的末端温度,Th,l为第l条管道的首端温度,Ta,l为第l条管道所在的环境温度,ml为第l条管道的流量,Ll为第l条管道的长度,Cp为水的比热容,比热容的取值为4182焦耳/(千克·摄氏度),λ为管道单位长度的传热系数,λ从电-热耦合多能流系统的能量管理系统中获取;
[0087] 1-5)电-热耦合多能流系统的热网中多管道汇合点的温度约束;表达式如下:
[0088]
[0089] 其中, 为流出多管道汇合点的流量, 为流入多管道汇合点的流量,Tout为流出多管道汇合点的水的温度,Tin为流入多管道汇合点的水的温度,QJ是多管道汇合点的热功率;
[0090] 1-6)通过电-热联供机组耦合的电-热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合约束;表达式:
[0091]
[0092] 其中,p为电-热联供机组的有功功率,q为电-热联供机组的热功率,Pk为电-热联供机组运行可行域近似多边形的第k个顶点的横坐标,Qk为电-热联供机组运行可行域近似多边形的第k个顶点的纵坐标,αk为组合系数, NK为电-热联供机组的运行可行域近似多边形的顶点个数,电-热联供机组运行可行域近似多边形从电-热联供机组的出厂说明书中获取;
[0093] 1-7)通过循环泵耦合的电-热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合约束;表达式:
[0094]
[0095] 其中,PP为循环泵消耗的有功功率,g为重力加速度,ηP为循环泵效率,ηP的取值范围为0~1,mP为流过循环泵的流量,HP为循环泵的扬程;
[0096] 1-8)通过热泵耦合的电-热耦合多能流系统中电网与热网之间的耦合约束;表达式如下:
[0097] Php=ChpQhp  (8)
[0098] 其中,Qhp为电-热耦合多能流系统中热泵发出的热功率,Php为热泵消耗的电功率,Chp为热泵的产热效率,Chp从热泵的出厂说明书中获得;
[0099] 2)设定电-热耦合多能流系统中电网与热网稳态安全运行的不等式约束条件,具体包括:
[0100] 2-1)节点电压幅值约束;
[0101] 电-热耦合多能流系统的电网中第i个节点的电压幅值Ui在设定的电网安全运行电压的下、上限值Ui、 之间运行,Ui为第i个节点额定电压的0.95倍, 为第i个节点额定电压的1.05倍:表达式如下:
[0102]
[0103] 2-2)线路传输容量约束;
[0104] 电-热耦合多能流系统的电网中第l条线路的传输容量小于或等于设定的电网安全运行传输容量的最大值 表达式如下:
[0105]
[0106] 2-3)电-热耦合多能流系统的电网中电-热联供机组或有功功率的爬坡约束;表达式如下:
[0107]
[0108] 其中, 和 分别为第b台电-热联供机组有功功率的向上爬坡速率和向下爬坡速率, 和 从电-热联供机组的出厂说明书中获得,Δt为相邻两个调度时段的时间间隔,pb,t和pb,t-1分别为第b台电-热联供机组在第t个调度时段的有功功率和第t-1个调度时段的有功功率;
[0109] 2-4)电-热耦合多能流系统的电网中非燃气机组有功功率的爬坡约束;表达式如下:
[0110]
[0111] 其中, 和 分别为第x台火电机组有功功率的向上爬坡速率和向下爬坡速率, 和 从火电机组的出厂说明书中获得,Δt为相邻两个调度时段的时间间隔,px,t和px,t-1分别为第x台火电机组在第t个调度时段的有功功率和第t-1个调度时段的有功功率;
[0112] 2-5)电-热联供机组安全运行约束;
[0113] 电-热耦合多能流系统的电网中第b台电-热联供机组的有功功率pb在设定的电网安全运行第b台电-热联供机组有功功率的上、下限值 pb之间;表达式如下:
[0114]
[0115] 2-6)火电机组安全运行约束;
[0116] 电-热耦合多能流系统的电网中第x台火电机组的有功功率px在设定的电网安全运行第x台火电机组有功功率的上、下限值 px之间;表达式如下:
[0117]
[0118] 2-7)热网管道流量约束;
[0119] 电-热耦合多能流系统的热网中第l条管道的流量ml小于或等于热网安全运行流量的上限值 表达式如下:
[0120]
[0121] 2-8)换热站回水温度约束;
[0122] 电-热耦合多能流系统的热网中换热站回水温度T在设定的热网安全运行回水温度的上、下限值 T之间;表达式如下:
[0123]
[0124] 3)以成本最低为目标,建立电-热耦合多能流系统优化调度的经济性目标函数;表达式如下:
[0125]
[0126] 其中,pb为电-热耦合多能流系统中第b台电-热联供机组的有功功率,qb为电-热耦合多能流系统中第b台电-热联供机组的热功率,N为电-热耦合多能流系统中电-热联供机组的总台数,F(pb,qb)为电-热耦合多能流系统中第b台电-热联供机组的运行成本,px为电-热耦合多能流系统中第x台火电机组的有功功率,NTU为电-热耦合多能流系统中火电机组的总台数,FTU(px)为电-热耦合多能流系统中第x台火电机组的运行成本; 为多能流系统总运行成本。
[0127] 4)以能效最高为目标,建立电-热耦合多能流系统优化调度的能效目标函数,表达式如下:
[0128]
[0129] 其中,PL(t)、CL(t)、QL(t)分别为t时刻多能流系统电、冷、热负荷功率;下标re、coal、gass分别表示能量来源为可再生能源、煤炭、天然气,下同;ξ为能源不可再生系数,对于可再生能源该值为0,不可再生能源为1;ν(t)为t时刻外购电中不同一次能源来源的渗透率(数值介于0-1间);ef为相应机组发电效率;Pbuy(t)为t时刻多能流系统购入电网电能功率;Pre(t)为t时刻多能流系统不经电网所接入的可再生能源功率,单位为kW;F(t)为所消耗相应燃料的低位热值; 为多能流系统能效。
[0130] 5)采用内点法,以式(17)的经济性目标函数作为目标函数,以式(1)至式(16)作为约束条件,求解得到电-热耦合多能流系统中每台电-热联供机组的有功功率和热功率,得到以经济性为目标的电-热耦合多能流系统调度方案;
[0131] 采用内点法,以式(18)的能效目标函数作为目标函数,以式(1)至式(16)作为约束条件,求解得到电-热耦合多能流系统中每台电-热联供机组的有功功率和热功率,得到以能效为目标的电-热耦合多能流系统调度方案;
[0132] 6)将步骤5)得到的以经济性为目标的电-热耦合多能流系统调度方案代入式(18)的能效目标函数中,结果记为 将步骤5)得到的以能效为目标的电-热耦合多能流系统调度方案代入式(17)的的经济性目标函数中中,结果记为
[0133] 7)基于合作博弈,建立兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度目标函数;表达式如下:
[0134]
[0135] 8)以式(19)作为目标函数,以式(1)至式(16)作为约束条件,建立兼顾经济与能效的电-热耦合多能流系统优化调度模型;采用内点法,对该模型求解,得到电-热耦合多能流系统中每台电-热联供机组的有功功率和热功率,作为电-热耦合多能流系统的优化调度方案。