[发明专利]一种基于数字孪生的园区综合能源运行方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生的园区综合能源运行方法，包括如下步骤：S1、全息影像刻画；S2、建立基于统一能路的电‑热‑气耦合优化模型；S3、特征动态跟踪；能够实现考虑不同装置真实状态的精细化运行调度，利用数字孪生对真实系统实时状态的全景镜像与行为特征刻画能力，能够将各种能源的调度响应速度、转换效率、装备状态、管线阻塞、传输耗散等复杂因素都在数字空间中呈现，从而能够将更全面的信息纳入到优化调度问题中来，实现多种能源形式生产、传输、消费全过程的精细化调度与管控。

技术领域

本发明涉及电力控制领域，尤其涉及一种基于数字孪生的园区综合能源运行方法。

背景技术

随着科学技术的不断发展，可再生能源的高比例渗透，新兴负荷的柔性互动以及多要素的广泛接入，能源互联网的不确定性、复杂性越来越高。针对复杂的能源互联网，建模与仿真一直是一项重要的研究工具。因此，能源互联网的建模与仿真一直为能源互联网多领域技术的融合、创新与发展，以及业务的落地应用提供重要的技术支撑。

当前能源互联网建模与仿真大都采取传统物理机理的方式。传统物理机理建模具有一定的确定性，很难适应能源互联网中多能流耦合所带来的复杂多变的能源互联网运行方式。同时，物理机理模型采用大量的近似与简化，直接影响到高比例的可再生能源渗透下的能源互联网的准确性和可信度。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种能源互联网数字孪生仿真系统及方法”，其公告号：CN111722540A，公开了物理层，感知通信层，平台层，所述实时子系统，以实现能源互联网的优化运行，但是该方案具有优化因素不全面，优化效果不够好的缺点，没有考虑到包括新能源系统的多种能源系统的特点进行优化。

发明内容

为此，本发明提供一种基于数字孪生的园区综合能源运行方法，优化目标涵盖发电成本等经济性指标和碳排放等环保性指标，针对不同能源形式的调度特性，建立多尺度优化运行策略。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于数字孪生的园区综合能源运行方法，包括如下步骤：

S1、全息影像刻画，将各种能源的调度响应速度、转换效率、装备状态、管线阻塞、传输耗散的数据收集并建立数据库，数据库用来对电网运行实时矫正；

S2、建立基于统一能路的电-热-气耦合优化模型，用来对综合能源系统进行优化控制；

S3、特征动态跟踪，能够实时跟踪各种能源的调度响应速度、转换效率、装备状态、管线阻塞、传输耗散的数据并将变化数据存入数据库，并在下一次的优化计算中使用新的变化数据。

作为优选的，S2中使用LSTM神经网络模型对综合能源系统约束变化进行预测，通过特殊的节点与网络结构即存储单元和门实现控制机制，用于对综合能源系统中的各种能源数据及S1中数据进行提取。LSTM神经网络的隐含层循环节主要由四个部分所组成，分别为输入门、遗忘门、神经元状态、输出门，(1)遗忘门；

遗忘门f_t决定了有多少信息可以从上一刻的装置状态传递到当前装置状态中，如果输出值为1，其含义为上一时刻信息会被全部保留，如果输出值为0，其含义为上一时刻信息会被全部遗忘。

f_t＝σ(w_xfx_t+w_hfh_t-1+w_cfc_t+b_f)

式中，f_t为遗忘门，σ为激励函数，在[0,1]之间取值，w为权重矩阵，b_f为偏差向量。

(2)输入门；

输入门i_t通过激活函数σ筛选新输入信息并将其加入到记忆单元中，更新记忆单元的候选信息。