[发明专利]一种考虑供需不确定性的综合能源系统鲁棒优化规划方法

说明书

本发明公开一种考虑供需不确定性的综合能源系统鲁棒优化规划方法，步骤是：采用BP神经网络预测模型对供需双侧风光出力样本和冷热电负荷样本进行分析，分别得到其预测误差不确定集；建立智慧园区综合能源系统双层优化模型，下层模型以经济评价指标和环保评价指标为加权的系统运行成本，上层模型以折算到年的全生命周期成本为目标，以综合能源系统设备容量为决策变量；基于不确定集，对双层优化模型进行鲁棒性改造，建立综合能源系统双层鲁棒优化调度模型；求解综合能源系统双层鲁棒优化调度模型，得到综合能源系统最优容量配置。此种规划方法既能实现系统的经济低碳运行，又能保证系统的多种供能可靠性和鲁棒性。

技术领域

本发明属于综合能源系统领域，具体涉及一种考虑多目标的考虑供需双侧不确定性和鲁棒优化的综合能源系统规划方法。

背景技术

综合能源系统可实现多能源的互补互济和协调优化，构建综合能源系统有助于促进我国能源的协调发展和双碳目标实现。如何有效利用规划方法实现综合能源统的最优容量配置是未来研究的重点和热点。然而，由于可再生资源发电出力的不确定性，有必要对供给侧可再生资源发电出力的不确定性进行预测。关于需求侧负荷不确定性预测研究中，大部分只考虑电负荷的不确定性预测，而较少考虑热负荷、冷负荷的不确定性区间预测，极少考虑用户侧冷－热－电负荷之间较强的耦合关系，因此构建电－热－冷－气等多种负荷需求区间预测模型十分必要。此外，目前国内外关于综合能源系统的研究较少考虑综合能源系统的整体效率和容量配置之间关系，因而综合能源系统的用能成本较高，经济性较差。

发明内容

本发明针对现有综合能源系统容量优化方法未考虑供需双侧不确定性的缺点，以及未考虑用户侧冷－热－电负荷之间较强的耦合关系的问题，提供了一种考虑供需不确定性的综合能源系统鲁棒优化规划方法，本发明方法既能实现系统的经济低碳运行，又能保证系统的多种供能可靠性和鲁棒性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种考虑供需不确定性的综合能源系统鲁棒优化规划方法，包括如下步骤：

步骤一，采用BP神经网络预测模型对供需双侧风光出力样本和冷热电负荷样本进行分析，分别得到其预测误差不确定集；

步骤二，建立智慧园区综合能源系统双层优化模型，下层模型以经济评价指标和环保评价指标为加权的系统运行成本，上层模型以折算到年的全生命周期成本为目标，以综合能源系统设备容量为决策变量；

步骤三，基于不确定集，对步骤二建立的双层优化模型进行鲁棒性改造，建立综合能源系统双层鲁棒优化调度模型；

步骤四，求解综合能源系统双层鲁棒优化调度模型，得到综合能源系统最优容量配置。

上述步骤一中，不确定集为盒式不确定集、椭球不确定集、多面体不确定集中的一种或者至少两种所组合的不确定集。

上述步骤二中，下层模型的经济评价指标以智慧园区综合能源系统折算到年的全生命周期成本予以表征，包括初始投资成本、运维成本、置换成本以及能量成本；下层模型的环保评价指标以综合能源系统内天然气燃烧发电直接产生的碳排放量和从电网购电的电力产生的间接碳排放量予以表征。

上述步骤三中，优化调度模型中的约束条件包括综合能源系统的电功率平衡约束、热功率平衡约束、冷功率平衡约束、能量设备功率约束、蓄电池平衡约束以及蓄热槽平衡约束。

上述步骤三中，进行鲁棒性改造时，采用的鲁棒优化算法包括但不限于箱式鲁棒线性规划方法、Benders对偶法以及列和约束生成算法。

上述步骤三中，鲁棒优化调度模型包括但不限于单阶段、两阶段鲁棒优化模型。

上述步骤四中，下层模型采用混合线性整数规划求解器进行求解，并将优化的结果反馈到上层模型作为寻优的依据；上层模型采用遗传算法进行求解，最后通过上下双层的迭代求解全局最优值。