[发明专利]计及生产不确定性的流程工业灵活性可调鲁棒监测方法

说明书

本发明公开了一种计及生产不确定性的流程工业灵活性可调鲁棒监测方法，包括：构建考虑生产约束的多能源耦合模型，以监测流程工业的能源系统运行过程中的状态变化，并进一步监测系统灵活性；提取与调频服务需求相应的灵活性监测指标用于监测能源系统灵活性调控能力，为运行人员监测流程工业的能源系统的灵活性能力及提供灵活性服务的潜在成本提供了依据；基于数据驱动方法，构造流程工业供能系统不确定数据的不确定集，以减小鲁棒优化的保守度；提出可调鲁棒优化框架求解所提出的灵活性监测指标，针对含有不确定集的鲁棒优化公式进行鲁棒对偶变换，并引入一保守性因子来调节鲁棒优化的保守度，最终变换成一可用商业求解器求解的确定性优化问题。

技术领域

本发明涉及工业综合能源系统领域，尤其涉及一种计及生产不确定性的流程工业灵活性可调鲁棒监测方法。

背景技术

随着碳中和目标的推进，电力系统中可再生能源的渗透率不断提高，这种变革对电力系统灵活性的需求大幅增加。未来随着燃煤、燃气电厂的比例逐渐降低，系统中可灵活调控的资源比例也相应的下降。为维持电力系统的供需平衡和运行安全，需要更多的灵活性资源。新建大型储能电站固然可以大幅度提升电力系统灵活性，但是目前依然存在着成本较高等问题，短期内难以大范围应用。需求响应是另一种提升电力系统运行灵活性的资源，通过改变用户用电行为支撑电力系统的运行，相关研究已在商业及居民领域有了很大进展。流程工业用户通常是能源密集型用户，并且一般已经安装有测量设备，没有额外的投资成本，具有较大的灵活性潜力未被挖掘。

目前实际系统中的灵活性服务，主要是电网辅助服务，如调频、调峰等，每种服务对于参与用户的调控能力有不同方面的要求，用户可以根据各自能力参与不同服务，根据参与的服务的类型和多少获取相应的收益。对于用户来说，参与服务的前提是要对系统自身具有的灵活性能力有一个准确的估计，包括：灵活性监测指标和灵活性监测方法两个方面。根据研究调控时间尺度或应用场景的不同，已有研究提出了多种灵活性监测指标以监测系统灵活性能力。其中时间尺度较短的运行灵活性主要应用于提供调频服务，其灵活性监测指标包括：响应时间，调度措施，调控成本等方面，时间尺度较长的运行或规划灵活性主要应用于调峰服务，以及应对长期负荷增长带来的规模扩建等，其灵活性监测指标包括：调峰深度，调节速率以及规划成本等方面。

根据所建立的灵活性监测指标体系，现有的灵活性监测多采用优化的方法，以灵活性边界为目标，考虑系统不同约束条件，监测系统调控灵活性，考虑优化过程中新能源和网络预测误差等随机因素，一些数据驱动的方法例如：长短期记忆网络和马尔科夫链蒙特卡洛技术也被应用于优化方法中。另一种监测方法是单独刻画每个元件的灵活性能力，再通过几何的方法聚合单个元件的灵活性。然而这种方法在处理高度耦合例如：电力-蒸汽-天然气综合能源系统方面适用性较低，只在聚合单个网络的灵活性方面可行。此外，模型驱动的方法在监测灵活性方面也有应用。计及系统中存在的不确定因素，例如：可再生能源出力，负荷随机波动，工业生产过程变动等，鲁棒优化成为主要的解决措施。然而其也面临保守度过高的问题，解决此类问题成为现有技术的通常思路，例如：构建两阶段鲁棒优化模型，引入不确定性的空间约束，采用自适应的算法对模型进行分层求解以合理平衡系统的经济性和保守性。然而其不能根据用户实际承受能力调控灵活性监测的保守性，在保障系统用户服务收益的同时，避免因为不能提供灵活性而导致的服务违约。

发明内容

本发明提供了一种计及生产不确定性的流程工业灵活性可调鲁棒监测方法，本发明获得的灵活性边界可以支持服务提供商在辅助服务市场中的决策，以获得潜在利润，保障高可再生能源渗透率下电力系统能量供需平衡，提升系统运行安全，详见下文描述：

一种计及生产不确定性的流程工业灵活性可调鲁棒监测方法，所述方法包括以下步骤：

根据工业供能系统及其生产过程和电力系统交互的过程机理，构建了考虑生产约束的多能源耦合模型，以监测流程工业的能源系统运行过程中的状态变化，并进一步监测系统灵活性；