[发明专利]一种考虑耦合度的综合能源系统优化调度方法及系统

说明书

本公开提供了一种考虑耦合度的综合能源系统优化调度方法及系统，所述方案提出了综合能源系统耦合度的定义，以定量方式描述IES中各子系统之间的关联特征；同时，在此基础上，建立了IES优化模型，并分析耦合度对IES运行经济性和可靠性的影响，采用GAMA/IPOPT内点法求解器求解提出的非线性模型。最后，通过包含三个能量枢纽的典型测试系统验证了该方法的有效性，并定量分析了耦合度对IES灵活性、经济性和可靠性的影响。

技术领域

本公开属于电-气-热综合能源系统互联技术领域，尤其涉及一种考虑耦合度的综合能源系统优化调度方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着能源需求的不断提升和环境压力的持续加大，以化石能源为核心的能源系统结构逐渐发生变化，可再生能源发电技术得到迅速发展；然而，由于电力系统消纳可再生能源的能力不足，导致弃风现象频繁发生。在此背景下，综合能源系统(IES)成为一种消纳可再生能源的潜在方式。

传统能源系统包括电力系统、天然气系统、热(冷)力系统以及其他形式的能源系统，各系统独立运行。不同的能源系统在传输速度、储能特性和负荷特征上有很大的差异。传统能源系统之间的耦合不足，因此在很多情况下能源不能得到有效利用。例如，电力系统中的储能设备存在容量低、成本高的问题，无法满足风电等大规模间歇性能源的消纳需求。相反，天然气系统和热力系统具有较高的储能能力，但这一优势没有得到充分发挥。可见，这两种能源系统的互补优势和协同效益没有得到充分发挥。

针对上述问题，现有方法对电-气、电-热(冷)和电-气-热(冷)系统的协同运行进行了系统的研究，以实现不同能源的耦合。同时，为了从整体上分析能源耦合的优势，相继提出了综合能源系统系统(Integrated Energy System,IES)、能量枢纽(Energy Hub,EH)和能源互联网(Energy Internet,EI)等概念。

目前关于能源系统耦合的研究大多是从经济的角度考虑能源子系统耦合的效益；然而，由于具有高度不确定性的可再生能源在电网中的渗透率不断上升，面对这种情况，不仅要考虑经济问题，还要考虑系统可能存在的安全风险。部分研究人员考虑了综合能源系统各子系统的网络动态特性，证明了这些特性对提高系统运行的可靠性和灵活性具有一定的意义；同时分析了储能装置在不同运行策略下对电力系统可靠性的影响。在综合能源系统中，各能源之间的互补能力对提高系统可靠性具有重要作用，但现有方法只考虑了单个能源系统对提高系统可靠性的作用，没有从综合的角度分析系统耦合和能量转换对可靠性的影响。

发明人发现，IES通过能源子系统的耦合，虽然能够充分发挥其在经济性、可靠性以及可再生能源消纳方面的优势。然而，现有的IES优化模型大多仅通过能量平衡约束对电、气、热三个子系统进行耦合，没有定量考虑子系统之间的耦合程度。IES的耦合度表示通过耦合元件在各子系统之间传递能量的能力，其被用于表征各子系统间的能量流联系的紧密程度。IES耦合度越高，表明各子系统之间的互补互济能力越强。事实上，IES的耦合度会影响系统的运行成本、弃风量、可靠性等指标。因此，可以通过控制IES的耦合度来优化系统的各项指标。为了达到上述目的，必须对耦合度进行定量描述。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提供了一种综合能源系统日前优化调度方法及系统，所述方案对综合能源系统的耦合度进行了定量描述，并通过所述耦合度对IES各子系统之间关联的紧密程度进行分析，对综合能源系统的各项指标进行了更准确合理的优化。

根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种考虑耦合度的综合能源系统优化调度方法，包括：

利用综合能源系统中耦合元件的容量对耦合度进行定量描述；

以总运行成本最小为目标，建立考虑能源网络约束、能量枢纽内部约束、可靠性水平约束以及耦合度的综合能源系统模型；