[发明专利]基于内部电价激励的园区综合能源系统能量调度方法

权利要求书

1.一种基于内部电价激励的园区综合能源系统能量调度方法，将园区综合能源系统分为上、下两层，上层为能源管理商，下层为由多个综合能源系统构成的综合能源系统集群；其特征在于，能源管理商根据自身产能和各个综合能源系统的电能需求制定各个时刻的内部电价；各个综合能源系统根据内部电价通过转移和/或削减的方式柔性负荷进行能量优化，得到需从能源管理商处购买的电量；当供需不平衡时，能源管理商与配电网交易以补充电力缺口或消纳冗余；包含以下步骤：

步骤一，构建园区综合能源系统总体收益的目标函数，表达式为：

式中，F_total为园区综合能源系统的总体收益，F_adm为能源管理商的收益，为第i个综合能源系统的收益，n为综合能源系统的数量；

步骤二，建立目标函数的线性和非线性约束条件；线性约束条件为综合能源系统内部的电/热负荷平衡以及能源管理商的新能源发电设备功率平衡约束；非线性约束条件为设备的出力约束、运行及状态约束；

步骤三，对目标函数进行求解；采用Cplex求解器计算设备出力，同时根据设备出力，利用智能算法对目标函数进行迭代求解，得到园区综合能源系统总体收益的最优解，实现能源管理商以及各个综合能源系统的收益最大化。

2.根据权利要求1所述的基于内部电价激励的园区综合能源系统能量调度方法，其特征在于，步骤一中，能源管理商的收益表示为：

式中，c_e,adm(t)为t时刻能源管理商的内部电价，内部电价小于配电网的分时电价；P_ies(t)为t时刻能源管理商出售给综合能源系统集群的电量；c_e,sw(t)为t时刻的入网电价；P_sw(t)为t时刻能源管理商出售给配电网的电量；为t时刻第i个综合能源系统从能源管理商购买的电量；T为调度周期；

综合能源系统的收益表示为：

其中，分别为第i个综合能源系统的用户消耗电负荷和热负荷产生的经济效益；a_u,e、b_u,e分别为第i个综合能源系统中用户消耗电负荷产生经济效益的系数；a_u,h、b_u,h分别为第i个综合能源系统中用户消耗热负荷产生经济效益的系数；/为第i个综合能源系统购买天然气的费用；c_gas为天然气单价；/为第i个综合能源系统从能源管理商购买电能的费用；/分别为柔性负荷参与能量调度后第i个综合能源系统t时刻的剩余电负荷和热负荷；/为第i个综合能源系统的柔性负荷响应调度费用；c_cut(t)、c_mov(t)分别为t时刻削减柔性负荷的单价和转移柔性电负荷的单价；/分别为第i个综合能源系统t时刻削减的柔性热负荷和柔性电负荷；/为第i个综合能源系统t时刻转移的柔性电负荷。

3.根据权利要求1所述的基于内部电价激励的园区综合能源系统能量调度方法，其特征在于，步骤二中，综合能源系统内部的电/热负荷平衡约束为：

式中，分别为第i个综合能源系统内部产生的电负荷和热负荷；分别为第i个综合能源系统的风力发电机组和光伏发电机组t时刻的输出功率；/为第i个热电联产机组t时刻输出的电功率；/分别为第i个综合能源系统的储电装置t时刻的充、放电功率；/分别为第i个综合能源系统的储热装置t时刻的储、放热功率；/为第i个热电联产机组的热交换器t时刻的输出热量，即燃气锅炉和余热锅炉的输出热量经热交换器传递之后可供热负荷使用的热量；

能源管理商的新能源发电设备功率平衡约束为：

式中，P_wt,adm(t)、P_pv,adm(t)分别为能源管理商内部的风力发电机组和光伏发电机组t时刻的输出功率；P_disc,adm(t)、P_ch,adm(t)分别为能源管理商内部配备的储能装置在t时刻的充、放电功率；P_sell(t)为t时刻能源管理商出售的电量；

热电联产机组的电、热出力功率的表达式为：

式中，为第i个热电联产机组t时刻消耗的天然气量，单位为/为第i个热电联产机组t时刻输出的电功率；a_gt、b_gt、c_gt均为燃料成本系数；/为第i个热电联产机组t时刻的的输出余热；λ_gt为热电联产机组输出的电功率与输出余热之比；/为第i个热电联产机组的余热锅炉t时刻的输出热功率；η_he为余热锅炉的转化效率；/

综合能源系统的燃气锅炉的输出功率为：

式中，为第i个综合能源系统的燃气锅炉t时刻的输出功率，/为第i个综合能源系统的燃气锅炉t时刻消耗的天然气量，η_gb为燃气锅炉的转化效率；

综合能源系统的热交换器的输出热量为：

式中，η_ex为热交换器的热传递效率；

储电装置的充、放电功率满足下式：

式中，分别为第i个综合能源系统的储电装置t和t-1时刻的存储电量，ε_e为储电装置的自消耗率，η_e,c、η_e,disc分别为储电装置的充、放电效率；

储热装置的储、放热功率满足下式：

式中，分别为第i个综合能源系统的储热装置t和t-1时刻的存储热量，ε_h为储热装置的自消耗率，η_h,c、η_h,disc分别为储热装置的储、放热效率；

热电联产机组的出力约束：

式中，P_gt,max为热电联产机组的极限输出电功率；为t-1时刻热电联产机组的输出电功率；P_gt,pu为热电联产机组的极限爬坡功率；

燃气锅炉的出力约束：

式中，H_gb,max为燃气锅炉的极限输出功率；为t和t-1时刻燃气锅炉的输出功率；H_gb,pu为燃气锅炉的极限爬坡功率；

储电装置的运行及状态约束：

式中，E(t)为t时刻储电装置的剩余电量；E_min和E_max分别为储电装置剩余电量的上、下限；P_e,max为储电装置充、放电功率的上限；P_e,pu为储电装置的极限爬坡功率；

储热装置的运行及状态约束：

式中，Q(t)为t时刻储热装置的剩余热量；Q_min、Q_max分别为储热装置剩余热量的上、下限；H_ch,max为储热装置充、放热功率的上限；H_h,pu为储热装置的极限爬坡功率；

柔性负荷约束：

式中，k_e,mov、k_e,cut分别为极限转移柔性电负荷和极限削减柔性电负荷占电负荷总量的比例；k_h,cut为极限转移柔性热负荷占热负荷总量的比例；P_e,mov(t)为极限转移柔性电负荷；

能源管理商与配电网以及各个综合能源系统与之间通过联络线传输功率，联络线的功率约束为：

式中，P_com,i,max为第i个综合能源系统与能源管理商之间的联络线的极限传输功率；P_net,max为能源管理商与配电网之间的联络线的极限传输功率。