[发明专利]一种基于变模式分解和样本熵理论的综合能源系统优化调度方法

说明书

一种基于变模式分解和样本熵理论的综合能源系统优化调度方法，属于综合能源系统优化调度领域。该方法优先消纳可再生能源，故将系统负荷预测曲线与可再生能源预测出力相减，形成净负荷曲线。其次，对净负荷曲线进行变模式分解，形成多个模式曲线。然后计算每个模式的样本熵值，进行复杂度评估，对复杂度相近的模式进行重组，形成典型的净负荷模式曲线。最后针对不同净负荷模式曲线，安排相应的机组进行日前优化调度，给出日前调度计划。本发明能够避免出现弃风问题；将样本熵大于原始曲线的净负荷模式曲线由燃气轮机机组出力承担，将样本熵小于原始曲线的净负荷模式曲线由燃煤火电机组出力承担，能够减小火电机组的爬坡压力、出力频繁波动。

技术领域

本发明属于综合能源系统优化调度领域。涉及到变模式分解、样本熵计算及电力系统优化调度相关理论，特别涉及到一种基于变模式分解和样本熵理论的综合能源系统优化调度方法。

背景技术

综合能源系统对提高社会能源利用效率、促进可再生能源规模化开发、提高社会基础设施利用率和能源供应安全，以及实现中国节能减排目标具有重要意义，已成为国际能源领域重要的战略研究方向。随着热电联产机组、燃气轮机和电锅炉、电转气设备在系统中的应用，电、热、气三种能源系统的耦合应越来越紧密。而且为应对化石能源减少，电力系统中可再生能源比例逐年增加。但是可再生能源发电具有波动性和不确定性，而且呈现反调峰特性。尤其在供暖期，由于热电关系的耦合，导致在夜晚时段会出现大量的弃风。而且为应对风电的出力波动，会造成系统中的机组出力频繁调整，带来很大的爬坡压力，给系统的安全运行造成一定的影响。如何在保证可再生能源全额消纳的前提下，使系统调节能力较弱的燃煤火电机组出力平滑，减少大规模的爬坡是需要解决的问题。目前，有学者曾将变模式分解和样本熵理论应用于风电预测，但在综合能源系统的优化调度中的应用尚不多见。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于变模式分解和样本熵理论的综合能源系统优化调度方法。为了保证在综合能源系统中，优先消纳可再生能源，故将系统负荷预测曲线与可再生能源预测出力相减，形成净负荷曲线。其次，对净负荷曲线进行变模式分解，形成多个模式曲线。然后计算每个模式的样本熵值，进行复杂度评估，对复杂度相近的模式进行重组，形成典型的净负荷模式曲线。最后针对不同净负荷模式曲线，安排相应的机组进行日前优化调度，给出日前调度计划。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于变模式分解和样本熵理论的综合能源系统优化调度方法，包括以下步骤：

步骤1.获取机组及设备参数，针对可再生能源电源进行出力预测以及系统的电、热和气负荷进行预测。

步骤2.系统预测电负荷与可再生能源电源预测出力相减，形成净负荷曲线，净负荷如式(1)所示：

其中，t为时刻，单位为小时，为系统负荷在t时刻的预测值，为风电场i在t时段的预测出力，n_w为风电厂总数，为系统净负荷在t时刻的预测值。

步骤3.对净负荷曲线进行变模式分解，形成K个模式曲线。

所述的变模式分解理论介绍和分解求解步骤如下：

变模式分解是一种新的自适应的信号分析方法，将输入信号分解为一定数目的以ω_k为中心的模式曲线u_k。模式分解实质上是变分问题的求解过程，分为构造和求解两个子过程。变分问题的构造原理：假设每个模态具有中心频率的有限带宽，使各个模态之和等于输入信号的约束条件下，使k个模式曲线u_k中每个模式的估计带宽之和最小。

其中，{u_k}和{ω_k}分别为所有模式及其中心频率的集合，f为待分解信号，k为模式序号，*为卷积运算，δ(t)为狄拉克分布，为梯度运算符号，j为虚部。