本公開涉及微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度，具體涉及考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、目前以煤、石油為代表的化石能源將逐步被以風(fēng)電為代表的可再生能源所取代。氫能作為一種重要的綠色清潔可再生能源，因其具有高能量、零碳排放、能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為具有廣闊的發(fā)展前景。隨著能源技術(shù)的不斷進(jìn)步，含氫微網(wǎng)作為一種可以實(shí)現(xiàn)電氫轉(zhuǎn)化的新型能源網(wǎng)絡(luò)，在多能轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)、資源優(yōu)化配置等方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。該電網(wǎng)不僅能夠充分利用分布式可再生能源，降低對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，還能通過氫氣的高效儲(chǔ)存與利用，解決風(fēng)電、光伏等可再生能源出力不穩(wěn)定的問題，有效解決電能、熱能等不同類型能源的供應(yīng)問題。

3、然而由于氫電耦合微電網(wǎng)的相關(guān)研究尚且處于初步階段，在實(shí)際應(yīng)用調(diào)度過程中面臨設(shè)備運(yùn)行情況復(fù)雜、用戶需求多變等問題。為了解決上述這些問題，現(xiàn)有方法通過引入優(yōu)化算法并且結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)用戶用電行為進(jìn)行深度挖掘和預(yù)測，并實(shí)現(xiàn)對(duì)微網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和動(dòng)態(tài)調(diào)整。基于進(jìn)化粒子群優(yōu)化算法、改進(jìn)遺傳算法、灰狼算法等優(yōu)化算法解決氫電耦合微電網(wǎng)的優(yōu)化配置和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析問題；基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)監(jiān)測和分析微電網(wǎng)中分布式電源的電能生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能能源調(diào)度和管理并幫助完成故障診斷和維護(hù)；基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷需求、天氣信息、用戶行為、市場電價(jià)的預(yù)測，幫助規(guī)劃能源的生產(chǎn)和分配。

4、但是，關(guān)于微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的研究大多集中在提高可再生能源效率和控制微電網(wǎng)運(yùn)行和維護(hù)成本以及污染治理成本上，沒有考慮用戶調(diào)整用電時(shí)間和需求參與微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化的行為。此外，目前有關(guān)氫電耦合微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度策略往往只考慮調(diào)度規(guī)劃氫電轉(zhuǎn)化設(shè)備機(jī)組，尚未考慮風(fēng)電機(jī)組、光伏發(fā)電機(jī)組等可再生能源發(fā)電機(jī)組，在決策方面存在局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開為了解決上述問題，提出了考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)，考慮新能源出力性電熱氣氫多能轉(zhuǎn)化的相關(guān)特性以及系統(tǒng)內(nèi)原始電負(fù)荷和熱負(fù)荷在時(shí)間分布上的峰谷互補(bǔ)特性，先是以分時(shí)電價(jià)需求響應(yīng)方法進(jìn)行電負(fù)荷需求響應(yīng)研究，后是考慮熱負(fù)荷具有熱傳遞慣性和用戶溫度感知的模糊性進(jìn)行靈活調(diào)整，建立含氫微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行輸出水平進(jìn)行全面優(yōu)化，確保微電網(wǎng)在高效、環(huán)保的狀態(tài)下運(yùn)行。

2、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：

3、考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，包括：

4、基于新能源發(fā)電機(jī)組、電氫耦合機(jī)組、產(chǎn)熱機(jī)組及儲(chǔ)能機(jī)組的運(yùn)行特性及相互作用影響，構(gòu)建含氫微網(wǎng)運(yùn)行模型；

5、考慮系統(tǒng)內(nèi)原始電負(fù)荷和熱負(fù)荷在時(shí)間分布上的峰谷互補(bǔ)特性，構(gòu)建電熱負(fù)荷需求協(xié)同響應(yīng)模型，以分時(shí)電價(jià)需求響應(yīng)方法對(duì)電負(fù)荷進(jìn)行刻畫，考慮熱負(fù)荷具有熱傳遞慣性和用戶溫度感知的模糊性，基于不同的電價(jià)進(jìn)行靈活調(diào)整；

6、基于含氫微網(wǎng)運(yùn)行模型和電熱負(fù)荷需求協(xié)同響應(yīng)模型，以總運(yùn)行成本、可再生能源棄風(fēng)棄光成本和需求響應(yīng)補(bǔ)償成本總和最小為目標(biāo)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，并依據(jù)約束條件建立電氫耦合微電網(wǎng)最優(yōu)調(diào)度模型，采用混合整數(shù)線性規(guī)劃求解氫電耦合微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型，將求出的設(shè)備最優(yōu)運(yùn)行調(diào)度策略應(yīng)用到微電網(wǎng)執(zhí)行。

7、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：

8、考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，包括：

9、模型構(gòu)建模塊，用于基于新能源發(fā)電機(jī)組、電氫耦合機(jī)組、產(chǎn)熱機(jī)組及儲(chǔ)能機(jī)組的運(yùn)行特性及相互作用影響，構(gòu)建含氫微網(wǎng)運(yùn)行模型；考慮系統(tǒng)內(nèi)原始電負(fù)荷和熱負(fù)荷在時(shí)間分布上的峰谷互補(bǔ)特性，構(gòu)建電熱負(fù)荷需求協(xié)同響應(yīng)模型；

10、需求協(xié)同響應(yīng)優(yōu)化模塊，用于以分時(shí)電價(jià)需求響應(yīng)方法對(duì)電負(fù)荷進(jìn)行刻畫，考慮熱負(fù)荷具有熱傳遞慣性和用戶溫度感知的模糊性，基于不同的電價(jià)進(jìn)行靈活調(diào)整；

11、運(yùn)行調(diào)度模塊，用于基于含氫微網(wǎng)運(yùn)行模型和電熱負(fù)荷需求協(xié)同響應(yīng)模型，以總運(yùn)行成本、可再生能源棄風(fēng)棄光成本和需求響應(yīng)補(bǔ)償成本總和最小為目標(biāo)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，并依據(jù)約束條件建立電氫耦合微電網(wǎng)最優(yōu)調(diào)度模型，采用混合整數(shù)線性規(guī)劃求解氫電耦合微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型，將求出的設(shè)備最優(yōu)運(yùn)行調(diào)度策略應(yīng)用到微電網(wǎng)執(zhí)行。

12、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：

13、一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述的考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法。

14、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：

15、一種電子設(shè)備，包括：處理器、存儲(chǔ)器以及計(jì)算機(jī)程序；其中，處理器與存儲(chǔ)器連接，計(jì)算機(jī)程序被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，以使電子設(shè)備執(zhí)行實(shí)現(xiàn)所述的考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開的有益效果為：

17、本公開的一種考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，首先充分考慮新能源出力性電熱氣氫多能轉(zhuǎn)化的相關(guān)特性，基于新能源發(fā)電機(jī)組、電氫耦合機(jī)組、產(chǎn)熱機(jī)組及儲(chǔ)能機(jī)組的運(yùn)行特性及相互作用影響，構(gòu)建了含氫微網(wǎng)運(yùn)行模型。該模型在保障微網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，促進(jìn)電熱氣氫能源的綜合利用，進(jìn)一步提高能源系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。

18、本公開的一種考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，考慮系統(tǒng)內(nèi)原始電負(fù)荷和熱負(fù)荷在時(shí)間分布上的峰谷互補(bǔ)特性，提出電熱負(fù)荷需求協(xié)同響應(yīng)來提高電負(fù)荷和熱負(fù)荷之間的轉(zhuǎn)移潛力。先是以分時(shí)電價(jià)需求響應(yīng)方法進(jìn)行電負(fù)荷需求響應(yīng)研究，后是考慮熱負(fù)荷具有熱傳遞慣性和用戶溫度感知的模糊性，基于不同的電價(jià)進(jìn)行靈活調(diào)整。通過電熱負(fù)荷的協(xié)同響應(yīng)，在降低運(yùn)營成本的同時(shí)可以更高效地利用系統(tǒng)內(nèi)部的能源，提升系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

19、本公開的一種考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，以系統(tǒng)總運(yùn)行成本、可再生能源棄風(fēng)棄光成本和需求響應(yīng)補(bǔ)償成本總和最小為目標(biāo)函數(shù)建立含氫微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型。該模型以建立的含氫微網(wǎng)運(yùn)行模型和電熱負(fù)荷需求協(xié)同響應(yīng)模型為基礎(chǔ)，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行輸出水平進(jìn)行全面優(yōu)化，確保微電網(wǎng)在高效、環(huán)保的狀態(tài)下運(yùn)行。最后將該模型進(jìn)行分段線性化處理轉(zhuǎn)換成混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，并采用商業(yè)求解器cplex進(jìn)行求解，得到最優(yōu)運(yùn)行策略并及時(shí)發(fā)給相應(yīng)設(shè)備執(zhí)行，降低了微網(wǎng)運(yùn)行成本，提升了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，所述含氫微網(wǎng)運(yùn)行模型包括分布式新能源發(fā)電機(jī)組模型、電氫耦合機(jī)組模型、產(chǎn)熱機(jī)組模型以及儲(chǔ)能模型，所述分布式新能源發(fā)電機(jī)組模型包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以及光伏發(fā)電機(jī)組，所述電氫耦合機(jī)組模型包括電解槽模型、甲烷反應(yīng)器模型以及氫燃料電池模型，所述產(chǎn)熱機(jī)組模型包括熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、燃?xì)忮仩t模型，所述儲(chǔ)能模型為電、熱、氣以及氫四種能源設(shè)備的統(tǒng)一建模。

3.如權(quán)利要求1所述的考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，構(gòu)建電熱負(fù)荷需求協(xié)同響應(yīng)模型，以分時(shí)電價(jià)需求響應(yīng)方法對(duì)電負(fù)荷進(jìn)行刻畫，包括：以分時(shí)電價(jià)需求響應(yīng)方法進(jìn)行電負(fù)荷需求響應(yīng)研究，將電負(fù)荷分為可縮減負(fù)荷、可轉(zhuǎn)移負(fù)荷和替代負(fù)荷，電負(fù)荷采用合同管理模式，由能源供應(yīng)商與用戶簽訂合同，用戶將各時(shí)段的各類柔性負(fù)載功率發(fā)送于能源供應(yīng)商，并協(xié)商各類負(fù)荷的補(bǔ)償價(jià)格和允許交互時(shí)段；能源供應(yīng)商根據(jù)自己的供應(yīng)能力在不同時(shí)間段靈活調(diào)整用戶對(duì)柔性負(fù)荷能源的需求，并根據(jù)用戶參與交互功率的大小對(duì)用戶進(jìn)行補(bǔ)償。

4.如權(quán)利要求1所述的考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，考慮熱負(fù)荷具有熱傳遞慣性和用戶溫度感知的模糊性，基于不同的電價(jià)進(jìn)行靈活調(diào)整，包括：根據(jù)熱負(fù)荷熱傳遞的慣性，分析供熱建筑和熱網(wǎng)的熱力學(xué)特性，得到熱電聯(lián)產(chǎn)熱量輸出與建筑室溫之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，采用自回歸移動(dòng)平均模型描述供熱系統(tǒng)的溫度動(dòng)態(tài)，即熱網(wǎng)的流量和壓力不變，只調(diào)節(jié)溫度。

5.如權(quán)利要求1所述的考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，考慮熱負(fù)荷具有熱傳遞慣性和用戶溫度感知的模糊性，基于不同的電價(jià)進(jìn)行靈活調(diào)整，包括：根據(jù)用戶溫度感知的模糊性，將預(yù)測平均投票指標(biāo)作為評(píng)估室內(nèi)環(huán)境熱舒適度的標(biāo)準(zhǔn)，熱負(fù)荷的熱功率與室內(nèi)溫度存在時(shí)間耦合關(guān)系，當(dāng)允許室內(nèi)溫度在舒適范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，熱功率具有一定的彈性，通過設(shè)定預(yù)測評(píng)價(jià)投票指標(biāo)的范圍，求得熱負(fù)荷的最低室內(nèi)溫和最高室內(nèi)溫度。

6.如權(quán)利要求1所述的考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，獲取不考慮熱負(fù)荷靈活性的情況下的熱量平衡關(guān)系，根據(jù)對(duì)電熱負(fù)荷協(xié)同需求響應(yīng)策略的分析，獲取調(diào)峰需求下電力和熱力需求響應(yīng)的協(xié)同模式，氛圍低谷負(fù)荷時(shí)段、高峰負(fù)荷時(shí)段以及平負(fù)荷時(shí)段。

7.如權(quán)利要求1所述的考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，總運(yùn)行成本包括設(shè)備成本、運(yùn)行維護(hù)成本、制氫用水成本、購氫成本以及與外部電氣網(wǎng)絡(luò)交易成本；約束條件包括可再生新能源發(fā)電機(jī)組輸出約束、電氫耦合機(jī)組運(yùn)行約束、產(chǎn)熱機(jī)組運(yùn)行約束、儲(chǔ)能運(yùn)行約束、電功率平衡、熱功率平衡、天然氣平衡以及氫氣平衡。

8.考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法。

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：處理器、存儲(chǔ)器以及計(jì)算機(jī)程序；其中，處理器與存儲(chǔ)器連接，計(jì)算機(jī)程序被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，以使電子設(shè)備執(zhí)行實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了考慮電熱負(fù)荷需求協(xié)同的耦合微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)，涉及微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，包括：構(gòu)建含氫微網(wǎng)運(yùn)行模型以及考慮系統(tǒng)內(nèi)原始電負(fù)荷和熱負(fù)荷在時(shí)間分布上的峰谷互補(bǔ)特性，構(gòu)建電熱負(fù)荷需求協(xié)同響應(yīng)模型，以分時(shí)電價(jià)需求響應(yīng)方法對(duì)電負(fù)荷進(jìn)行刻畫，考慮熱負(fù)荷具有熱傳遞慣性和用戶溫度感知的模糊性，基于不同的電價(jià)進(jìn)行靈活調(diào)整；基于含氫微網(wǎng)運(yùn)行模型和電熱負(fù)荷需求協(xié)同響應(yīng)模型，以總運(yùn)行成本、可再生能源棄風(fēng)棄光成本和需求響應(yīng)補(bǔ)償成本總和最小為目標(biāo)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，并依據(jù)約束條件建立電氫耦合微電網(wǎng)最優(yōu)調(diào)度模型，采用混合整數(shù)線性規(guī)劃求解氫電耦合微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型，將求出的設(shè)備最優(yōu)運(yùn)行調(diào)度策略應(yīng)用到微電網(wǎng)執(zhí)行。

技術(shù)研發(fā)人員：呂天光,張宇昊,梅延松,艾芊,賀興,孫東磊,楊明,吳欽政,徐英東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10