[发明专利]一种园区综合能源系统的鲁棒规划方法

权利要求书

1.一种园区综合能源系统的鲁棒规划方法，其特征在于，其包括步骤：

构建考虑PIES建设时序性的多阶段规划模型并基于对PIES的典型物理架构建模确定PIES中能量生产、能量转换以及能量储存设备的设备数字模型，其中，所述多阶段规划模型用于根据所述设备数字模型以及阶段与阶段之间的关联性决策出各个规划阶段的候选设备配置；

在PIES中引入阶梯碳交易并确定PIES的无偿碳排放额并构建阶梯碳交易费用的计算模型；

采用盒式不确定集描述PIES的源荷不确定性并在所述多阶段规划模型基础上建立考虑阶梯碳交易与源荷不确定性的PIES鲁棒多阶段规划模型；

对所述PIES鲁棒多阶段规划模型进行对偶和线性化处理得到混合整数线性规划模型，并对混合整数线性规划模型进行求解获取PIES的鲁棒规划方案。

2.如权利要求1所述的一种园区综合能源系统的鲁棒规划方法，其特征在于，所述构建考虑PIES建设时序性的多阶段规划模型，包括步骤：

将待配置设备的最短寿命年限作为所述多阶段规划模型的规划周期的取值；

根据规划周期内最大负荷水平的变化情况决定所述多阶段规划模型的规划阶段数目；

设置约束条件使前面规划阶段的方案与后续规划阶段相关联且当前规划阶段的决策结果与前面所有规划阶段相关；

以全寿命周期成本最小为目标并结合所述约束条件决策出各个规划阶段的候选设备配置。

3.如权利要求2所述的一种园区综合能源系统的鲁棒规划方法，其特征在于，所述以全寿命周期成本最小为目标并结合所述约束条件决策出各个规划阶段的候选设备配置，包括步骤：

使当前规划阶段的方案满足当前规划阶段的负荷增长需求；

基于之前所有规划阶段的设备投资建设情况对当前规划阶段的候选设备进行配置直至决策出所有规划阶段的候选设备配置。

4.如权利要求3所述的一种园区综合能源系统的鲁棒规划方法，其特征在于，所述基于对PIES的典型物理架构建模确定PIES中能量生产、能量转换以及能量储存设备的设备数字模型，包括步骤：

基于能量枢纽EH模型将PIES等效为一个涵盖多种能源形式输入和输出的双端口网络；

确定PIES的能量生产、能量转换以及能量储存设备，其中，能量生产设备为光伏PV设备，能量转换设备包括电转气P2G设备、电锅炉EB设备、热电联产CHP设备以及燃气锅炉GB设备，能量储存设备包括电储ES设备、热储TS设备、气储GS设备；

对PIES的能量生产、能量转换以及能量储存设备进行数字建模并获取各设备的数字模型，且所述各设备的数字模型包括：

PV设备的数学模型，其表示为：

其中，P_PV(t)表示PV设备在t时刻的输出电功率，表示PV设备输出电功率的上限，由设备的额定容量所决定；

P2G设备的数学模型，其表示为：

其中，G_P2G(t)、g_P2G(t)分别表示t时刻P2G设备输出的天然气功率、输出的天然气流量，η_P2G表示P2G设备的能量转换效率，P_P2G(t)表示t时刻输入P2G设备的电功率；Q表示天然气低热值，表示输入P2G设备的电功率上限，由设备的额定容量确定；

EB设备的数学模型，其表示为：

其中，H_EB(t)表示EB设备t时刻输出的热功率，P_EB(t)表示t时刻输入EB设备的电功率，η_EB表示EB设备的能量转换效率，表示输入EB设备的电功率上限，由设备的额定容量确定；

CHP设备的数学模型，其表示为：

其中，H_CHP(t)、η_CHP,h分别表示CHP设备t时刻输出的热功率以及设备的热转换效率，P_CHP(t)、η_CHP,e分别表示CHP设备t时刻输出的电功率以及设备的电转换效率，G_CHP(t)表示t时刻输入CHP设备的天然气功率，其取值单位与电功率的取值单位一致，根据天然气低热值Q进行转化，表示输入CHP设备的天然气功率上限，由设备的额定容量确定，ΔG_CHP、分别表示CHP设备的最大、最小爬坡率；

GB设备的数学模型，其表示为：

其中，H_GB(t)表示GB设备t时刻输出的热功率；η_GB表示GB设备的能量转换效率，G_GB(t)表示t时刻输入GB设备的天然气功率，其取值单位与电功率的取值单位一致，根据天然气低热值Q进行转化，表示输入GB设备的天然气功率上限，由GB设备的额定容量确定，ΔG_GB、分别表示GB设备的最大、最小爬坡率；

所述ES、TS以及HS设备的数学模型，其表示为：

其中，s∈Ω,Ω＝{ES,TS,GS}表示ES、TS、GS三类储能设备的集合，分别表示第s类储能设备在t时刻的充能功率大小以及充能功率上限，分别表示第s类储能设备在t时刻的放能功率大小以及放能功率上限，为0-1变量，当取值为1时表示t时刻第s类储能进行充能，取值为0时表示t时刻第s类储能进行放能，D_s(t)表示t时刻第s类储能设备的荷能状态，分别表示第s类储能设备的充、放能效率，Δt为运行步长，取值为1h，D_s分别表示第s类储能设备最大、最小荷能值，D_s(t₀)、D_s(t_T)分别表示第s类储能设备在调度周期初和调度周期末的荷能状态。