[发明专利]一种多能互补综合能源系统的协调优化控制方法

说明书

本发明公开了一种多能互补综合能源系统的协调优化控制方法，通过分层调控机制实现对综合能源系统冷热电多能流的优化控制，其中优化调度层以运行成本最小为目标，根据系统运行约束条件，结合冷热电负荷需求进行日前计划优化，协调控制层根据优化调度层得到的日前负荷计划，结合系统当前运行情况，得到冷热电实时负荷指令，通过实时控制层下发给综合能源系统相关设备的自动控制系统。通过本发明可以实现综合能源系统日前与实时两个时间尺度的协调调度与控制，消除能源需求不确定性和负荷预测误差给系统优化带来的不利影响，实现综合能源系统的经济运行，从而提高系统的能源利用率。

技术领域

本发明属于能源运行与控制领域，主要涉及一种用于多能互补综合能源系统的协调优化控制方法。

背景技术

在传统的能源系统中，冷、热、电、气往往相互独立设计、运行和控制，不同的供能、用能系统主体不能进行整体上的协调、配合和优化，导致能源整体利用率不高。多能互补综合能源系统特指在规划、建设和运行等过程中，通过对冷、热、电、气多种能源的生产、传输、转换、存储、消费等环节进行有机协调与优化后所形成的能源产供销一体化系统，一方面实现了能源的梯级利用，提高能源的综合利用水平，另一方面利用各个能源系统之间在时空上的耦合机制，实现对多种能源的综合管理与协调互补。

目前国内外对多能互补综合能源系统的研究多集中于宏观层面，如系统规划、功能架构、技术形态等，部分学者借鉴微电网的控制理论以及大电网的调度理论，开展综合能源系统的优化运行研究，但主要只研究其中两种能量耦合并使用了一致的优化周期，优化方法和传统方法较为一致，多能流、多时间尺度的特性没有充分体现，同时鲜见关于多能流实时协调控制的研究，无法解决日前调度因负荷预测误差带来的影响。

因此需要研究综合能源系统中不同能流的互补性、灵活性以及不同优化周期对多能流系统优化调度的影响，同时开展多能互补综合能源系统协调控制的研究，以保障系统的经济运行。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种多能互补综合能源系统的协调优化控制方法，根据综合能源系统多能流多时间尺度的特性，设计一种分层协调控制机制，实现冷热电多能流日前与实时两个时间尺度的协调调度与控制，消除能源需求不确定性和负荷预测误差给系统优化带来的不利影响，实现综合能源系统的经济运行。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：一种综合互补综合能源系统的协调优化控制方法，其特征在于该方法通过分层调控机制实现对多能互补综合能源系统的优化控制，其中上层为优化调度层，中间层为协调控制层，底层为实时控制层。

所述多能互补综合能源系统通过整合某一区域范围内多种供能资源实现冷热电多能协调供应，以达到提高能源利用效率、减少系统排放的目标，包括供能设备、储能设备和辅助供能设备；

所述优化调度层根据历史数据，以综合能源系统运行成本最小为优化目标，根据系统运行约束条件，结合预测的可再生能源发电功率、用户冷热电负荷需求进行优化调度，确定综合能源系统中冷热电计划指令；

所述协调控制层根据优化调度层得到的冷热电计划指令，根据系统设备运行情况，得到综合能源系统中冷热电实时负荷指令；

所述实时控制层一方面将协调控制层运算得到的指令发送给综合能源系统相关设备的自动控制系统，另一方面采集相关设备的运行参数，上传到协调控制层与优化调度层。

进一步的，所述优化调度层优化调度为日前调度，调度周期T₁为15min，一天96个点。所述优化调度层优化调度优化过程包括以下步骤：

(1)建立系统优化调度目标函数为：

(2)建立系统的供能、储能和辅助供能设备模型，确定优化模型约束条件。

(3)根据未来24小时冷热电负荷预测结果，对上述模型进行求解，形成冷热电负荷优化调度计划。