本發(fā)明涉及綜合能源系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)度與優(yōu)化，尤其涉及基于多儲(chǔ)能系統(tǒng)提高綜合能源系統(tǒng)協(xié)同性的優(yōu)化策略。

背景技術(shù)：

1、在能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻的背景下，綜合能源系統(tǒng)（integratedenergy?system，ies）作為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和減少碳排放的重要手段，近年來(lái)受到了廣泛關(guān)注。綜合能源系統(tǒng)通過(guò)集成多種能源子系統(tǒng)（如電力、天然氣、光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等），旨在提高能源利用效率，促進(jìn)新能源的消納。然而，不同能源子系統(tǒng)之間的協(xié)同作用對(duì)綜合能源系統(tǒng)的整體運(yùn)行效果具有重要影響。

2、協(xié)同理論由哈肯提出，強(qiáng)調(diào)多個(gè)子系統(tǒng)相互作用的集體效應(yīng)。在綜合能源系統(tǒng)領(lǐng)域，關(guān)于協(xié)同性質(zhì)的研究相對(duì)較少，且主要集中在系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面。例如，《中國(guó)電力》第47卷第2期“含碳捕集及電轉(zhuǎn)氫設(shè)備的低碳園區(qū)綜合能源系統(tǒng)隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度”提出了集成能源系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行的隨機(jī)優(yōu)化方法，以增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。同樣，《電網(wǎng)技術(shù)》第47卷第9期“計(jì)及源荷不確定性的綜合能源系統(tǒng)日前-日內(nèi)協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度”也開展了與綜合能源系統(tǒng)不確定性相關(guān)的研究。這些研究雖然在一定程度上提升了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，但并未深入探討多儲(chǔ)能系統(tǒng)在提高系統(tǒng)協(xié)同性方面的作用。

3、此外，《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》第42卷第18期“含多微電網(wǎng)租賃共享儲(chǔ)能的配電網(wǎng)博弈優(yōu)化調(diào)度”提出了一種多微電網(wǎng)混合能源共享框架，確保了不同微電網(wǎng)之間的利益均衡分配。然而，該框架并未直接涉及多儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)綜合能源系統(tǒng)協(xié)同性的提升作用?！端娕c抽水蓄能》第10卷第2期“水風(fēng)光儲(chǔ)多能互補(bǔ)規(guī)劃技術(shù)”和《電工技術(shù)》第24卷第3期“含儲(chǔ)能的多能互補(bǔ)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究”等文獻(xiàn)雖然建立了包含多個(gè)儲(chǔ)能的多能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)收益評(píng)價(jià)模型，并提出了協(xié)調(diào)能源管理方案，但這些研究主要側(cè)重于系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，對(duì)多儲(chǔ)能系統(tǒng)提高系統(tǒng)協(xié)同性的分析仍顯不足。

4、特別地，《自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》第42卷第11期“基于多能互補(bǔ)的儲(chǔ)能系統(tǒng)需求響應(yīng)策略研究”雖然研究了一種新型的多存儲(chǔ)能量管理系統(tǒng)，以聯(lián)合優(yōu)化電動(dòng)移動(dòng)儲(chǔ)能和熱能儲(chǔ)能，但其在提升系統(tǒng)協(xié)同性方面的效果仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。

5、綜上所述，現(xiàn)有研究在綜合能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和多能互補(bǔ)方面取得了一定成果，但在多儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)綜合能源系統(tǒng)協(xié)同性提升方面的探討尚顯薄弱。因此，本發(fā)明提出了一種基于多儲(chǔ)能系統(tǒng)提高綜合能源系統(tǒng)協(xié)同性的優(yōu)化方案，旨在通過(guò)構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析多儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)綜合能源系統(tǒng)協(xié)同性的提升作用，為綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度提供新的思路和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供基于多儲(chǔ)能系統(tǒng)提高綜合能源系統(tǒng)協(xié)同性的優(yōu)化策略，解決綜合能源系統(tǒng)中不同能源子系統(tǒng)之間協(xié)同作用不足的問(wèn)題，以及由此導(dǎo)致的能源利用效率低、新能源消納受限、系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差具體問(wèn)題。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，基于多儲(chǔ)能系統(tǒng)提高綜合能源系統(tǒng)協(xié)同性的優(yōu)化策略，包括以下步驟：

3、step1：根據(jù)綜合能源系統(tǒng)總成本構(gòu)建經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，所述經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)為購(gòu)電購(gòu)氣的成本減去售電的收益；

4、step2：根據(jù)綜合能源系統(tǒng)棄用新能源的量確定新能源消耗評(píng)價(jià)指標(biāo)；

5、step3：根據(jù)綜合能源系統(tǒng)失載量建立穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)；

6、step4：根據(jù)多個(gè)能源子系統(tǒng)協(xié)同工作，形成協(xié)同效應(yīng)從而制定綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，所述綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)越小，綜合能源系統(tǒng)的協(xié)同能力越高；

7、step5：建立多儲(chǔ)能系統(tǒng)模型，包括電池儲(chǔ)能裝置模型和儲(chǔ)熱罐模型，分別用于存儲(chǔ)或釋放電能和熱能；

8、step6：分析多儲(chǔ)能對(duì)綜合能源系統(tǒng)的影響，計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的最小值。

9、優(yōu)選的方案中，所述step1中的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)為購(gòu)電購(gòu)氣的成本減去售電的收益，表示為：

10、（1）

11、式中，為從電網(wǎng)購(gòu)電的成本；為購(gòu)買天然氣的成本；是賣電給電網(wǎng)的收入；是賣給電網(wǎng)的電價(jià)；是售出的電力；為時(shí)間間隔；是天然氣的價(jià)格；和分別為微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃?xì)忮仩t的用氣量；為向電網(wǎng)購(gòu)電的電價(jià)；是購(gòu)買力。

12、優(yōu)選的方案中，所述step2中的新能源消耗評(píng)價(jià)指標(biāo)是綜合能源系統(tǒng)棄用新能源的量，具體表示為：

13、（2）

14、式中，和分別為廢棄光電和風(fēng)電價(jià)格；是廢棄的光電功率；是廢棄的風(fēng)電。

15、優(yōu)選的方案中，所述step3中的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)為失載量，具體表示為：

16、（3）

17、式中，、、分別為損失電負(fù)荷、冷負(fù)荷、熱負(fù)荷價(jià)格；、、分別為電、冷、熱負(fù)荷損失功率。

18、優(yōu)選的方案中，所述綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)（comprehensive?evaluation?index，cei）為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、新能源消耗評(píng)價(jià)指標(biāo)和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)的加權(quán)和或乘積的逆數(shù)，具體表示為：

19、（4）

20、式中，為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)越小，說(shuō)明綜合能源系統(tǒng)的協(xié)同能力越高。

21、優(yōu)選的方案中，所述綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)越小，綜合能源系統(tǒng)的協(xié)同能力越高。

22、優(yōu)選的方案中，所述step5中的多儲(chǔ)能系統(tǒng)模型，包括兩類儲(chǔ)能裝置模型，分別為電池儲(chǔ)能裝置模型和儲(chǔ)熱罐模型：

23、電池的模型如下式所示，分別為電池剩余容量與充放電功率、充放電功率約束、剩余容量約束的關(guān)系：

24、（5）

25、（6）

26、（7）

27、式中，、分別為時(shí)刻和時(shí)刻電儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量，、、分別為自放電系數(shù)、充放電效率，為最大充放電功率，和分別為電池的最小和最大能量；

28、蓄熱罐的模型如下式所示，分別為蓄熱罐剩余容量與充放電加熱功率的關(guān)系、充放電加熱功率的約束、剩余容量的約束：

29、（8）

30、（9）

31、（10）

32、式中，、分別為時(shí)刻和時(shí)刻的蓄熱系統(tǒng)能量，、、分別為自放電加熱系數(shù)、熱充、放電效率，為蓄熱系統(tǒng)的最大充放電加熱功率，和分別為熱能儲(chǔ)存系統(tǒng)的最小和最大能量。

33、優(yōu)選的方案中，還包括分析不同額定功率的多儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)綜合能源系統(tǒng)協(xié)同性影響的步驟，并通過(guò)計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的最小值來(lái)驗(yàn)證多儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)提高綜合能源系統(tǒng)協(xié)同效應(yīng)的作用。

34、本發(fā)明提供的基于多儲(chǔ)能系統(tǒng)提高綜合能源系統(tǒng)協(xié)同性的優(yōu)化策略，有如下有益效果：

35、1、本發(fā)明解決了綜合能源系統(tǒng)中不同能源子系統(tǒng)之間協(xié)同作用不足的問(wèn)題，以及由此導(dǎo)致的能源利用效率低、新能源消納受限、系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差具體問(wèn)題；

36、2、本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中綜合能源系統(tǒng)協(xié)同性差的局限性，實(shí)現(xiàn)了能源利用率的提升、新能源的有效消納以及系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化；

37、3、本發(fā)明不僅考慮了單一儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用，還創(chuàng)新性地引入了多儲(chǔ)能系統(tǒng)（包括電池儲(chǔ)能裝置和儲(chǔ)熱罐）的協(xié)同工作，通過(guò)優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置和調(diào)度，提高綜合能源系統(tǒng)的整體性能和協(xié)同性；

38、4、本發(fā)明構(gòu)建了包括經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、新能源消耗評(píng)價(jià)指標(biāo)和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)在內(nèi)的綜合評(píng)價(jià)體系，全面評(píng)估綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行效果，為優(yōu)化調(diào)度提供科學(xué)依據(jù)；

39、5、本發(fā)明建立了詳細(xì)的電池儲(chǔ)能裝置模型和儲(chǔ)熱罐模型，考慮了充放電功率約束、剩余容量約束等因素，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度提供了精確的數(shù)學(xué)模型；

40、6、本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，從經(jīng)濟(jì)性、新能源消耗和穩(wěn)定性三個(gè)維度對(duì)綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)優(yōu)化，提高了系統(tǒng)的整體性能；

41、7、本發(fā)明充分利用電池儲(chǔ)能裝置和儲(chǔ)熱罐的互補(bǔ)性，通過(guò)優(yōu)化調(diào)度策略，實(shí)現(xiàn)不同儲(chǔ)能系統(tǒng)之間的協(xié)同工作，提高了能源利用效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

42、8、本發(fā)明通過(guò)案例分析，驗(yàn)證了多儲(chǔ)能系統(tǒng)在提高綜合能源系統(tǒng)協(xié)同性方面的有效性，展示了該方案在實(shí)際應(yīng)用中的潛力和優(yōu)勢(shì)；

43、9、本發(fā)明顯著提高了綜合能源系統(tǒng)的協(xié)同效應(yīng)、能源利用效率和系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，減少了新能源的浪費(fèi)和負(fù)荷損失，為能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持；

44、10、本發(fā)明不僅豐富了綜合能源系統(tǒng)協(xié)同調(diào)度的理論研究，也為實(shí)際工程應(yīng)用提供了有效的技術(shù)支持和解決方案，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和推廣前景隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的進(jìn)一步降低，多儲(chǔ)能系統(tǒng)有望成為綜合能源系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)的綠色轉(zhuǎn)型。