一种综合能源系统参与区域能源网络的调度方法及系统

摘要

本发明公开了一种综合能源系统参与区域能源网络的调度方法及系统，包括：基于区域能源网络的支援请求，在区域能源网络与综合能源系统之间联络管线传输功率的范围内确定多个交互功率值；基于各交互功率值分别利用预先构建的调度模型得到与各交互功率值对应的调度成本；基于所述各交互功率值对应的调度成本以及各交互功率值对应的补偿收益生成综合能源系统的调度计划；其中，所述调度模型基于交互功率值、综合能源系统中的运行调节成本以及负荷削减量构建。本发明为区域能源网络故障恢复或紧急调度时，通过对USIES进行优化调度从而起到支撑区域能源网络故障恢复的作用。

说明书

技术领域

本发明涉及综合能源系统领域，具体涉及一种综合能源系统参与区域能源网络的调度方法及系统。

背景技术

能源互联网是在第三次工业革命背景下，为解决化石燃料的逐渐枯竭及其造成的环境污染问题，以新能源技术和信息技术深入结合为特征的一种新的能源利用体系。而区域级能源互联网作为当前研究的热点问题，越来越受到各国的关注，区域级能源互联网的结构参阅附图1，它是以配电系统为核心，由配气、供热/冷网络等多种能源网络耦合形成。作为区域能源互联网重要组成部分，直接面向终端消费者的用户侧综合能源系统(Userside integrated energy system，USIES)外部同时连接区域电网、区域热网、区域气网，并且USIES为内部负荷群提供各种供能服务。

USIES内部结构参阅附图2，如附图2所示，用户侧综合能源系统包括大量不同类型的能源供给设备(外部能源网络、分布式能源、CHP机组)、能量转换设备(热制冷设备、电制热设备等)以及各种负荷需求(电负荷、气负荷、热负荷、冷负荷等)。

优化运行技术能够有效利用设备的运行特性和源荷的时空特性，实现不同能源间的互补互济，提高供能系统的经济性、可靠性和灵活性，是综合能源系统管理的核心技术之一。与电力系统相似，用户侧综合能源系统优化调度本质上是一个包含大量约束条件的非线性优化问题。目前在用户侧综合能源系统优化调度模型及其求解策略方面已经进行了相关的研宄，研宄方向主要包括基于预测期望值的确定性优化调度模型、考虑源荷波动的不确定性优化调度模型、计及需求响应的优化调度模型。

如图1所示，当区域级能源互联网的电/气/热区域传输网络(简称区域能源网络)在运行过程中存在线路故障、设备停运等现象时，会造成区域供能不足，如何利用USIES内部各能源网络(将USIES内部传输网络简称为局部网)的互补特性和交互机制进行能源的综合管理和优化调度，以降低USIES与区域能源网络的交互功率甚至向区域能源网络返送功率，从而实现USIES对区域能源网络故障恢复的支撑作用是当前亟需解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述不足，提出了本发明，以供解决或至少部分解决当区域能源网络发生故障或紧急调度时，USIES提供对区域能源网络故障恢复的支撑作用。

本发明提供的一种综合能源系统参与区域能源网络的调度方法，所述方法包括：

基于区域能源网络的支援请求，在区域能源网络与综合能源系统之间联络管线传输功率的范围内确定多个交互功率值；

基于各交互功率值分别利用预先构建的调度模型得到与各交互功率值对应的调度成本；

基于所述各交互功率值对应的调度成本以及各交互功率值对应的补偿收益生成综合能源系统的调度计划；

其中，所述调度模型基于交互功率值、综合能源系统中的运行调节成本以及负荷削减量构建。

优选的，所述调度模型的构建，包括：

基于交互功率值，以综合能源系统中的运行调节成本以及负荷削减量之和最小为目标，构建目标函数；

为所述目标函数构建联络管线功率传输约束、功率平衡约束、综合能源系统的内部负荷削减约束和供能设备约束；

其中，所述运行调节成本由综合能源系统中各能量转换设备出力确定；所述负荷削减按照负荷等级逐级削减，并确定负荷削减量。

进一步的，所述综合能源系统的内部负荷削减约束的构建，包括：

基于参与削减的负荷等级分别构建负荷参与阶段；

基于功率平衡分别为每个阶段构建负荷削减约束；

其中，所述负荷参与阶段包括：利用降温供热和降压供气阶段、可中断负荷参与阶段、一般负荷参与阶段和较重要负荷参与阶段；

所述构建的负荷削减约束包括：利用降温供热和降压供气阶段的负荷削减约束、可中断负荷参与阶段的负荷削减约束、一般负荷参与阶段的负荷削减约束以及较重要负荷参与阶段的负荷削减约束。

进一步的，所述目标函数，如下式所示：

式中：F为运行调节成本和负荷削减量标幺值之和；C为运行调节成本；C

其中，所述运行调节成本C如下式所示：

C＝(C

式中：C

所述加权负荷削减量R按下式计算：

式中：d为电负荷编号；q为气负荷编号；r为热负荷编号；e为冷负荷编号；

进一步的，所述电、气、热的外购费用C

式中：

优选的，所述联络管线功率传输约束，包括：

当区域能源网络的支援请求是由于电网、气网或热网故障导致时，将与故障网络连接的联络管线的传输功率设定为可调序列，同时与非故障网络连接的联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束；

其中，所述区域能源网络与综合能源系统之间通过与电网连接的电网联络管线、与气网连接的气网联络管线和与热网连接的热网联络管线连接，所述区域能源网络包括电网、气网和热网。

进一步的，所述当区域能源网络的支援请求是由于电网、气网或热网故障导致时，将与故障网络连接的联络管线的传输功率设定为可调序列，同时与非故障网络连接的联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束，包括：

当区域能源网络的支援请求是由于电网故障导致时，将电网联络管线的传输功率设定为可调序列，同时气网联络管线和热网联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束；

当区域能源网络的支援请求是由于气网故障导致时，将气网联络管线的传输功率设定为可调序列，同时电网联络管线和热网联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束；

当区域能源网络的支援请求是由于热网故障导致时，将热网联络管线的传输功率设定为可调序列，同时气网联络管线和电网联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束。

优选的，所述功率平衡约束，包括：

电平衡约束、气平衡约束、热平衡约束和冷平衡约束。

优选的，所述供能设备约束，包括：

CHP机组约束、储能装置约束、P2G装置约束、热泵约束、电转热设备约束、电转冷设备约束、热转冷设备约束和分布式发电装置约束。

优选的，所述基于区域能源网络的支援请求，在区域能源网络与综合能源系统之间联络管线传输功率的范围内确定多个交互功率值，包括：

获取区域能源网络发出支援请求时联络管线传输功率的最大值；

获取综合能源系统中各能源转换设备出力最大且综合能源系统中的负荷最小时，对应的联络管线传输功率的最小值；

基于所述联络管线传输功率的最大值和所述联络管线传输功率的最小值，以及所述联络管线传输功率约束限制，确定联络管线传输功率的范围；

在所述联络管线传输功率的范围内确定多个交互功率值。

优选的，所述基于所述各交互功率值对应的调度成本以及各交互功率值对应的补偿收益生成综合能源系统的调度计划，包括：

获取综合能源系统正常运行状况下设备的运行参数及运行费用；

由各联络线传输功率的交互功率值与正常运行功率的比值表示综合能源系统支持区域能源网故障恢复的参与力度；

基于所有参与力度以及各参与力度对应的调度成本生成故障恢复时段综合能源系统的调度成本曲线；

基于预先签订的补偿协议获取综合能源系统在不同参与力度下的补偿收益；

基于所有参与力度以及与各参与力度对应的补偿收益，绘制在不同参与力度下的补偿收益曲线；

基于所述调度成本曲线与所述补偿收益曲线生成综合能源系统的调度计划。

进一步的，所述补偿收益按下式计算：

C

式中：C

其中，所述经济补偿因子δ

当用电量处于用电峰值区间时，按下式计算：

式中：f

当用电量处于非用电峰值区间时，按下式计算：

式中：

优选的，所述基于所述调度成本曲线与所述补偿收益曲线生成综合能源系统的调度计划，包括：

基于所述调度成本曲线与所述补偿收益曲线进行经济核算，当收益满足设定阈值时确定参与区域能源网络侧的支援请求响应并确定参与力度；否则不参与区域能源网络侧的支援请求响应；

基于是否参与区域能源网络侧的支援请求响应及参与力度生成综合能源系统的调度计划。

基于同一发明构思本发明还提供了一种综合能源系统参与区域能源网络的调度系统，包括：

确定交互功率模块，用于基于区域能源网络的支援请求，在区域能源网络与综合能源系统之间联络管线传输功率的范围内确定多个交互功率值；

计算调度成本模块，用于基于各交互功率值分别利用预先构建的调度模型得到与各交互功率值对应的调度成本；

制定调度计划模块，用于基于所述各交互功率值对应的调度成本以及各交互功率值对应的补偿收益生成综合能源系统的调度计划；

其中，所述调度模型基于交互功率值、综合能源系统中的运行调节成本以及负荷削减量构建。

优选的，所述系统还包括构建模块，用于构建调度模型，所述构建模块包括：

目标函数构建子模块，用于基于交互功率值，以综合能源系统中的运行调节成本以及负荷削减量之和最小为目标，构建目标函数；

约束条件构建子模块，用于为所述目标函数构建联络管线功率传输约束、功率平衡约束、综合能源系统的内部负荷削减约束和供能设备约束；

其中，所述运行调节成本由综合能源系统中各能量转换设备出力确定；所述负荷削减按照负荷等级逐级削减，并确定负荷削减量。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的技术方案，基于区域能源网络的支援请求，在区域能源网络与综合能源系统之间联络管线传输功率的范围内确定多个交互功率值；基于各交互功率值分别利用预先构建的调度模型得到与各交互功率值对应的调度成本；基于所述各交互功率值对应的调度成本以及各交互功率值对应的补偿收益生成综合能源系统的调度计划；所述调度模型基于交互功率值、综合能源系统中的运行调节成本以及负荷削减量构建，该方案当区域能源网络故障恢复或紧急调度时，通过对综合能源系统进行优化调度从而起到支撑区域能源网络故障恢复的作用。

进一步的，在综合能源系统参与区域能源网络故障恢复或紧急调度过程中，从自身利益需求角度出发决定是否参与区域能源系统的支援响应以及参与的力度。

附图说明

图1为区域能源互联网用户侧综合能源系统连接示意图；

图2为综合能源系统内部的结构示意图；

图3为根据本发明的一个实施例综合能源系统参与区域能源网络的调度方法的主要步骤流程示意图；

图4为本发明实施例中的调节成本曲线示意图；

图5为本发明实施例中的补偿收益曲线示意图；

图6为本发明实施例中参与调度时的调节成本与补偿收益曲线示意图；

图7为本发明实施例中不参与调度时的调节成本与补偿收益曲线示意图；

图8为根据本发明的一个实施例的综合能源系统参与区域能源网络的调度方法的具体流程图；

图9是根据本发明的一个实施例的综合能源系统参与区域能源网络的调度系统的主要结构框图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为了实现当区域能源网络发生故障或紧急调度时，USIES提供对区域能源网络故障恢复的支撑作用，提出了综合能源系统参与区域能源网络的调度方法及系统，在对USIES进行优化调度的过程中，将USIES视为独立的利益主体，当USIES参与区域能源网络故障恢复或紧急调度时，从自身利益需求角度出发决定是否参与区域能源系统的支援响应以及参与的力度。

在本发明实施例中，参阅附图3，图3为根据本发明的一个实施例综合能源系统参与区域能源网络的调度方法的主要步骤流程示意图。如图3所示，本实施例的综合能源系统参与区域能源网络的调度方法主要包括以下步骤：

S1、基于区域能源网络的支援请求，在区域能源网络与综合能源系统之间联络管线传输功率的范围内确定多个交互功率值；

S2、基于各交互功率值分别利用预先构建的调度模型得到与各交互功率值对应的调度成本；

S3、基于所述各交互功率值对应的调度成本以及各交互功率值对应的补偿收益生成综合能源系统的调度计划；

其中，所述调度模型基于交互功率值综合能源系统中的运行调节成本以及负荷削减量构建。

本实施例中，可以利用下述过程实现所述S1，包括：

获取区域能源网络发出支援请求时联络管线传输功率的最大值；

获取综合能源系统中各能源转换设备出力最大且综合能源系统中的负荷最小时，对应的联络管线传输功率的最小值；

基于所述联络管线传输功率的最大值和所述联络管线传输功率的最小值，以及所述联络管线传输功率约束限制，确定联络管线传输功率的范围；

在所述联络管线传输功率的范围内确定多个交互功率值。

在本实施例中，可以利用下述过程构建所述S2中的调度模型：

基于交互功率值，以综合能源系统中的运行调节成本以及负荷削减量之和最小为目标，构建目标函数；

为所述目标函数构建联络管线功率传输约束、功率平衡约束、综合能源系统的内部负荷削减约束和供能设备约束；

其中，所述运行调节成本由综合能源系统中各能量转换设备出力确定；所述负荷削减按照负荷等级逐级削减，并确定负荷削减量。

具体的，所述综合能源系统的内部负荷削减约束的构建，包括：

基于参与削减的负荷等级分别构建负荷参与阶段；

基于功率平衡分别为每个阶段构建负荷削减约束；

其中，所述负荷参与阶段包括：利用降温供热和降压供气阶段、可中断负荷参与阶段、一般负荷参与阶段和较重要负荷参与阶段；

所述构建的负荷削减约束包括：利用降温供热和降压供气阶段的负荷削减约束、可中断负荷参与阶段的负荷削减约束、一般负荷参与阶段的负荷削减约束以及较重要负荷参与阶段的负荷削减约束。

本实施例建立调度模型，考虑了对区域能源网络的故障恢复支撑，可以基于联络管线的功率削减量，以经济性最优和负荷削减量最少为优化目标，按照负荷等级对USIES内部进行优化调度。

本实施例中的联络管线功率传输约束可以利用下述过程构建，包括：

当区域能源网络的支援请求是由于电网、气网或热网故障导致时，将与故障网络连接的联络管线的传输功率设定为可调序列，同时与非故障网络连接的联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束；

其中，所述区域能源网络与综合能源系统之间通过与电网连接的电网联络管线、与气网连接的气网联络管线和与热网连接的热网联络管线连接，所述区域能源网络包括电网、气网和热网。

具体的，所述当区域能源网络的支援请求是由于电网、气网或热网故障导致时，将与故障网络连接的联络管线的传输功率设定为可调序列，同时与非故障网络连接的联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束，包括：

当区域能源网络的支援请求是由于电网故障导致时，将电网联络管线的传输功率设定为可调序列，同时气网联络管线和热网联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束；

当区域能源网络的支援请求是由于气网故障导致时，将气网联络管线的传输功率设定为可调序列，同时电网联络管线和热网联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束；

当区域能源网络的支援请求是由于热网故障导致时，将热网联络管线的传输功率设定为可调序列，同时气网联络管线和电网联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束。

本实施例中，可以利用下述过程实现所述步骤S3所述基于所述各交互功率值对应的调度成本以及各交互功率值对应的补偿收益生成综合能源系统的调度计划，包括：

获取综合能源系统正常运行状况下设备的运行参数及运行费用；

由各联络线传输功率的交互功率值与正常运行功率的比值表示综合能源系统支持区域能源网故障恢复的参与力度；

基于所有参与力度以及各参与力度对应的调度成本生成故障恢复时段综合能源系统的调度成本曲线；

基于预先签订的补偿协议获取综合能源系统在不同参与力度下的补偿收益；

基于所有参与力度以及与各参与力度对应的补偿收益，绘制在不同参与力度下的补偿收益曲线；

基于所述调度成本曲线与所述补偿收益曲线生成综合能源系统的调度计划。

具体的，所述基于所述调度成本曲线与所述补偿收益曲线生成综合能源系统的调度计划，包括：

基于所述调度成本曲线与所述补偿收益曲线进行经济核算，当收益满足设定阈值时确定参与区域能源网络侧的支援请求响应并确定参与力度；否则不参与区域能源网络侧的支援请求响应；

基于是否参与区域能源网络侧的支援请求响应及参与力度生成综合能源系统的调度计划。

在一个实施方式中，在整个区域能源互联网结构下，USIES作为独立经济体在参与区域能源网络故障恢复紧急调度过程中亦追求自身运行的效益，基于此，USIES分为下列两个步骤参与区域能源网络侧的故障恢复过程：

(1)建立调度模型获取USIES与区域能源网络之间联络管线不同调节功率下的成本曲线。由联络管线功率传输范围，初步获得USIES与联络管线功率传输可调序列，基于可调序列设定区域能源网络与USIES之间的交互功率值，USIES以运行调节成本和负荷削减量标幺值之和最小为目标，合理协调各能量转换设备出力以及负荷端电、气、热、冷等各种负荷的削减量。

(2)成本效益分析。用户侧综合能源系统根据先前签订的补偿协议(区域能源网络与各个USIES协商并由区域能源网络主导制定)获取在不同调节幅度下的补偿曲线，基于成本曲线与补偿曲线决定是否参与区域能源网络调度过程及可参与的力度。

本实施例中USIES调度模型的构建是为了实现USIES在区域能源网络故障恢复过程中的支撑作用，因此以USIES与区域能源网络联络管线的交互功率为决策变量建立USIES内部优化调度模型。在尽量降低负荷削减量的前提下，考虑供能设备的出力约束、满足与区域能源网络功率传输要求，降低自区域能源网络联络管线的输入功率，达到兼顾经济性和供能可靠性最佳的目标，最终获取USIES不同调节幅度下的成本曲线。

(1)目标函数

本实施例求取的目标是在特定联络管线特定传输功率的条件下寻求最低的调节成本和最少的内部负荷削减量。此外，为了消除调节成本与负荷削减量之间量纲差异，将两者进行标幺化处理后再相加，因此，优化模型的目标函数为调节成本和负荷削减量标幺值之和最低：

式中：F为运行调节成本和负荷削减量标幺值之和；C为运行调节成本；C

1)运行调节成本

USIES运行调节成本包括为能量(电、气、热)外购费用、设备运行费用、碳税费用、负荷削减补偿费用。

C＝(C

式中：C

2)加权负荷削减量

USIES在参与区域能源网络紧急调度的同时要控制负荷削减程度，尽可能多的保证内部负荷正常运行。

式中：λ

(2)约束条件

1)联络管线功率传输约束

式中：l

为了更清楚的解释联络管线功率传输约束，以外部电网发生故障为例进行详细说明，用户侧综合能源系统通过调节与联络管线的传输功率达到支援电网的目的，此时与电网联络管线的传输功率是设定的可调序列(离散的传输功率值，即一个特定联络管线的特定传输功率值)，但是在综合能源系统内部调度过程中，与外部热网和气网是有功率交互的，所以要满足与热网、气网功率的传输极限约束，即三个约束条件并不同时满足，其实是在定一个联络管线传输功率值条件下，另外两个联络管线满足传输功率极限约束，从而求出可调序列对应的调节成本。同理，气网故障时，处理方法类似。

2)功率平衡约束

①电平衡

电能输入部分包括区域电网、CHP机组、分布式发电装置、储电装置，电能输出部分包括各种用电负荷、电转气设备、电转热设备、电转冷设备、P2G装置、热泵以及网络电损耗等

②气平衡

气能输入部分包括区域气网、P2G装置、储气装置，气能输出部分包括各种用气负荷、CHP机组等。

③热平衡

热能输入部分包括区域热网、CHP机组、热泵、储热装置、电转热设备，热能输出部分包括各种用热负荷、热装冷设备以及网络热损耗等。

④冷平衡

冷能输入部分包括电转冷设备、热装冷设备、储冷装置，冷能输出部分包括各种用冷负荷、网络冷损耗等。

式中：

3)内部负荷削减约束

USIES在参与区域能源网络紧急调度过程中，要同时兼顾经济性与供能可靠性要求。因而将USIES内部各种电/气/热/冷负荷按照负荷等级分为可中断负荷、一般负荷、较重要负荷、重要负荷，其中重要负荷必须要保证其持续供能，不参与USIES内部负荷削减过程；并且考虑到热网传输延迟特性和一些热、气负荷允许一定程度的降参数供能，削减一定比例的供热功率和供气功率对负荷端影响可以忽略不计，所以作为优先考虑的调节方式，因此将削减过程分为以下四个阶段：

利用降温供热和降压供气阶段、可中断负荷参与阶段、一般负荷参与阶段、较重要负荷参与阶段。

在本实施例中四个阶段逐级递进，在本阶段削减完成之后在此基础上进入下一阶段。

①阶段1(利用降温供热和降压供气阶段)

②阶段2(可中断负荷参与阶段)

③阶段3(一般负荷参与阶段)

④阶段4(较重要负荷参与阶段)

式中：Q

(4)供能设备约束

1)CHP机组约束

背压式CHP机组通常有两种运行模式，即“以电定热”型和“以热定电”型。为了充分发挥CHP机组的产热作用，因此，本专利假设在支援区域热网故障恢复的场景下采用“以热定电”运行模式。此外，由于电能能源品级高于热能，所以在其他状况下采用“以电定热”运行模式。

①以电定热模式

式中：η

②以热定电模式

式中：η

2)储能装置约束

为充分发挥USIES在紧急调度过程中的作用，在调度时段储能装置只存在两种状态：放能和停止运行。

式中：

3)P2G装置约束

式中：β

4)热泵约束

式中：

5)电转热设备约束

式中：β

6)电转冷设备约束

式中：β

7)热转冷设备约束

式中：β

8)分布式发电装置约束

①光伏发电

式中：θ

②风力发电

式中：ρ为空气密度；v为风速；Φ为扫风面积；t为时间。

在一个实施方式中，所述调度模型可以利用下述过程求解：

调度模型可以视为0-1混合整数规划问题，由此可以在MATLAB环境下的YALMIP平台上，借助商业软件Cplex求解，其通用表达式可以描述为：

min f(Y,Z) (33)

式中：模型决策变量包括0-1变量Z(主要指负荷是否削减)，能量设备运行状态变量X、Y；f(Y,Z)为优化目标函数；L＝XY表示设备自身能量平衡以及系统输入输出能量平衡等式约束；h(Z)≤0表示负荷削减约束；g(X,Y)≤0为设备运行约束。

在一个实施方式中，调节成本及效益分析包括：

区域能源网络侧要求USIES参与紧急调度时，应给予一定的经济补偿，并且USIES经过成本效益核算之后决定是否参与区域能源网络的调度过程或参与调度的力度。

(1)经济补偿数学模型

区域能源网络对USIES经济补偿是USIES参与紧急调度时获得的收益。该经济补偿的数学模型为：

1)参与力度指标

为了刻画USIES在区域能源网络紧急调度过程中的参与力度，建立如下指标。

式中：α为参与力度指标；l

2)补偿函数

区域能源网络基于USIES不同的参与程度，支付给USIES一定的经济补偿，支付模型如下：

C

式中：C

其中，所述经济补偿因子δ

当用电量处于用电峰值区间时，按下式计算：

式中：f

当用电量处于非用电峰值区间时，按下式计算：

式中：

(2)USIES参与区域能源网络紧急调度成本分析

首先，针对故障恢复时段，采用现有的日前或日内优化调度模型计算USIES正常运行状况下的设备的运行参数及运行费用；

然后，利用USIES调度模型，计算USIES的可调功率序列及对应的调节成本序列；

最后，由联络线传输功率的调节量与正常运行功率的比值代表USIES支持区域能源网故障恢复的参与力度，

生成故障恢复时段USIES的参与力度-调节成本曲线，如附图4所示。

(3)USIES参与区域能源网络紧急调度收益分析

区域能源网络侧从USIES中获取联络线功率调节序列，基于与USIES签订的协议，绘制在不同参与力度下的补偿收益曲线，如附图5所示。

(4)USIES参与区域能源网络紧急调度决策方法

USIES在参与区域能源网络侧紧急调度过程中需要进行经济核算，自主决策是否参与区域能源网络侧的支援请求响应。

为了验证本实施例提供的技术方案的有效性，通过附图6和附图7展示调节成本与补偿收益曲线的两类对比关系：

由附图6可知，在参与力度取值范围为[10％，40％]和[90％，105％]时，区域能源网络对USIES的补偿收益略高于USIES自身的调节成本；在参与力援度取值范围为[40％，90％]时区域能源网络的补偿收益明显高于USIES自身的调节成本，并且在参与力度为50％时USIES所获取得收益最大。USIES的参与力度最大值为105％，当参与力度为[105％,130％]时，USIES不具备参与区域能源网络紧急调度过程的动力。

由附图7可知，在整个调节过程中USIES自身的调节成本始终高于从区域能源网络获取的补偿收益，因此，USIES不会参与区域能源网络侧的紧急调度过程。

在一个实施方式中，本实施例提供了综合能源系统参与区域能源网络的调度方法的具体过程，参与附图8，图8为根据本发明的一个实施例的综合能源系统参与区域能源网络的调度方法的具体流程图。如图8所示，本实施例的综合能源系统参与区域能源网络的调度方法，包括：

步骤1、接收区域能源网络支援请求；

步骤2、USIES内部进行优化调度，获取最大和最小的联络管线可调功率；

步骤3、由最大和最小联络管线可调功率限制和联络管线传输功率约束制定联络管线传输功率的可调序列；

步骤4、基于调节序列，对联络管线的功率调节量进行编号，记为i，总数为n。初始i＝1,设定与故障网络联络管线的传输功率，由调度模型获取相应调节成本；

步骤5、获得所有实际可调的联络管线传输功率及调节成本，绘制不同联络管线调节功率下的成本曲线，并基于实际可调的联络管线传输功率，由支付模型绘制USIES的收益曲线；

步骤6、由成本曲线和相应的收益曲线，USIES进行成本效益分析，制定对区域能源网络的支援策略；

步骤7、调度终止。

本实施例基于用户侧综合能源系统能源间互补互济、多能替代的特性，建立了一种考虑调度成本和可靠性水平的优化模型，可以基于联络线传输功率的削减量，得出相应的调节成本、各种设备出力及负荷削减方案。

本实施例建立了一种用户侧综合能源系统与区域能源网络联络线之间传输功率调节成本及收益的计算方法，计及了用户侧综合能源系统的负荷削减成本和支援区域能源网络时获得的补偿收益。

本实施例建立了一种用户侧综合能源系统参与支援区域能源网故障恢复时的参与力度-调节成本曲线和参与力度-补偿收益曲线，可以为用户侧综合能源系统是否参与区域网络的紧急调度提供依据。

当综合能源系统外部网络发生故障，其中外部网络故障有可能也是外部网络设备故障造成的，本实施例给出了一种综合能源系统参与区域能源网络的调度方法，不管是外部电网、气网、热网任何一种发生故障时，都可以采用本实施例提供的这种方法，需要说明的是本实施例是联络管线是连接综合能源系统与外部网络的枢纽。

本发明实施例为区域能源互联网故障恢复提供了新的思路。

基于同一发明构思，如图9本发明实施例中还提供了一种综合能源系统参与区域能源网络的调度系统，包括：

确定交互功率模块，用于基于区域能源网络的支援请求，在区域能源网络与综合能源系统之间联络管线传输功率的范围内确定多个交互功率值；

计算调度成本模块，用于基于各交互功率值分别利用预先构建的调度模型得到与各交互功率值对应的调度成本；

制定调度计划模块，用于基于所述各交互功率值对应的调度成本以及各交互功率值对应的补偿收益生成综合能源系统的调度计划；

其中，所述调度模型基于交互功率值、综合能源系统中的运行调节成本以及负荷削减量构建。

实施例中，所述系统还包括构建模块，用于构建调度模型，所述构建模块包括：

目标函数构建子模块，用于基于交互功率值，以综合能源系统中的运行调节成本以及负荷削减量之和最小为目标，构建目标函数；

约束条件构建子模块，用于为所述目标函数构建联络管线功率传输约束、功率平衡约束、综合能源系统的内部负荷削减约束和供能设备约束；

其中，所述运行调节成本由综合能源系统中各能量转换设备出力确定；所述负荷削减按照负荷等级逐级削减，并确定负荷削减量。

实施例中，所述综合能源系统的内部负荷削减约束的构建，包括：

基于参与削减的负荷等级分别构建负荷参与阶段；

基于功率平衡分别为每个阶段构建负荷削减约束；

其中，所述负荷参与阶段包括：利用降温供热和降压供气阶段、可中断负荷参与阶段、一般负荷参与阶段和较重要负荷参与阶段；

所述构建的负荷削减约束包括：利用降温供热和降压供气阶段的负荷削减约束、可中断负荷参与阶段的负荷削减约束、一般负荷参与阶段的负荷削减约束以及较重要负荷参与阶段的负荷削减约束。

实施例中，所述目标函数，如下式所示：

式中：F为运行调节成本和负荷削减量标幺值之和；C为运行调节成本；C

其中，所述运行调节成本C如下式所示：

C＝(C

式中：C

所述加权负荷削减量R按下式计算：

式中：d为电负荷编号；q为气负荷编号；r为热负荷编号；e为冷负荷编号；

实施例中，所述电、气、热的外购费用C

式中：

实施例中，所述联络管线功率传输约束，包括：

当区域能源网络的支援请求是由于电网、气网或热网故障导致时，将与故障网络连接的联络管线的传输功率设定为可调序列，同时与非故障网络连接的联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束；

其中，所述区域能源网络与综合能源系统之间通过与电网连接的电网联络管线、与气网连接的气网联络管线和与热网连接的热网联络管线连接，所述区域能源网络包括电网、气网和热网。

实施例中，所述联络管线功率传输约束，具体包括：

当区域能源网络的支援请求是由于电网故障导致时，将电网联络管线的传输功率设定为可调序列，同时气网联络管线和热网联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束；

当区域能源网络的支援请求是由于气网故障导致时，将气网联络管线的传输功率设定为可调序列，同时电网联络管线和热网联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束；

当区域能源网络的支援请求是由于热网故障导致时，将热网联络管线的传输功率设定为可调序列，同时气网联络管线和电网联络管线的功率需满足该类型联络管线的传输极限约束。

实施例中，所述确定交互功率模块，具体用于：

获取区域能源网络发出支援请求时联络管线传输功率的最大值；

获取综合能源系统中各能源转换设备出力最大且综合能源系统中的负荷最小时，对应的联络管线传输功率的最小值；

基于所述联络管线传输功率的最大值和所述联络管线传输功率的最小值，以及所述联络管线传输功率约束限制，确定联络管线传输功率的范围；

在所述联络管线传输功率的范围内确定多个交互功率值。

实施例中，所述制定调度计划模块，具体用于：

获取综合能源系统正常运行状况下设备的运行参数及运行费用；

由各联络线传输功率的交互功率值与正常运行功率的比值表示综合能源系统支持区域能源网故障恢复的参与力度；

基于所有参与力度以及各参与力度对应的调度成本生成故障恢复时段综合能源系统的调度成本曲线；

基于预先签订的补偿协议获取综合能源系统在不同参与力度下的补偿收益；

基于所有参与力度以及与各参与力度对应的补偿收益，绘制在不同参与力度下的补偿收益曲线；

基于所述调度成本曲线与所述补偿收益曲线生成综合能源系统的调度计划。

实施例中，所述补偿收益按下式计算：

C

式中：C

其中，所述经济补偿因子δ

当用电量处于用电峰值区间时，按下式计算：

式中：f

当用电量处于非用电峰值区间时，按下式计算：

式中：

进一步的，所述基于所述调度成本曲线与所述补偿收益曲线生成综合能源系统的调度计划，包括：

基于所述调度成本曲线与所述补偿收益曲线进行经济核算，当收益满足设定阈值时确定参与区域能源网络侧的支援请求响应并确定参与力度；否则不参与区域能源网络侧的支援请求响应；

基于是否参与区域能源网络侧的支援请求响应及参与力度生成综合能源系统的调度计划。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。