本發(fā)明涉及能源系統(tǒng)的調(diào)控，特別涉及一種分布式電源的運(yùn)行調(diào)控及優(yōu)化策略。

背景技術(shù)：

1、發(fā)展高比例集成化可再生能源的分布式能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可再生能源的分布式消納、并能協(xié)調(diào)多股能量的靈活存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換來(lái)解決可再生能源及負(fù)荷的間歇性和波動(dòng)性問(wèn)題，提高能源供應(yīng)的清潔性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、及能效性。然而，構(gòu)成分布式系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的技術(shù)特性互異、相互間存在復(fù)雜的耦合關(guān)系，且系統(tǒng)常在不確定的源-荷波動(dòng)環(huán)境下運(yùn)行，這給系統(tǒng)的能源管理帶來(lái)較大挑戰(zhàn)，而能源管理策略直接決定了系統(tǒng)實(shí)際可取得的性能。

2、現(xiàn)有的分布式能源系統(tǒng)管理策略大多缺乏源-荷-儲(chǔ)協(xié)同的全局性運(yùn)行考慮，盡管部分策略考慮了對(duì)源、荷等不確定性因素的預(yù)測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)以實(shí)現(xiàn)前瞻性的系統(tǒng)調(diào)控，但數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)存在不可靠性且預(yù)測(cè)誤差本身亦是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的干擾，系統(tǒng)在不確定性運(yùn)行環(huán)境下的供需不匹配的矛盾日益凸顯。鑒于時(shí)間序列數(shù)據(jù)在時(shí)序分布上有較大相關(guān)性、儲(chǔ)能設(shè)備可協(xié)調(diào)系統(tǒng)的時(shí)序關(guān)聯(lián)運(yùn)行，因此，以多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的主動(dòng)而協(xié)同的蓄能、放能出發(fā)，建立一種數(shù)據(jù)挖掘機(jī)制，動(dòng)態(tài)獲取使分布式系統(tǒng)性能最大化的儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行方案，繼而確定系統(tǒng)整體運(yùn)行方案，以此規(guī)避不確定性因素的影響、實(shí)現(xiàn)使系統(tǒng)資源利用最大化協(xié)同運(yùn)行、提高系統(tǒng)對(duì)可再生能源的適應(yīng)性，是有較大實(shí)用價(jià)值的。

3、中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮閏n?202311526205.9、名稱為“一種分布式能源系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行全局優(yōu)化方法及系統(tǒng)”公開(kāi)了一種技術(shù)方案，它包括以下步驟：綜合考慮分布式能源系統(tǒng)的有功損耗和無(wú)功損耗，構(gòu)建以網(wǎng)損最優(yōu)為第一目標(biāo)函數(shù)，約束條件為實(shí)時(shí)潮流平衡；基于第一目標(biāo)函數(shù)，對(duì)分布式能源系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)重構(gòu)，得到分布式能源系統(tǒng)最佳的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；以分布式能源系統(tǒng)的有功出力最大化為作為第二目標(biāo)函數(shù)，基于分布式能源系統(tǒng)最佳的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，計(jì)算得到分布式能源系統(tǒng)最佳的出力組成；以分布式能源系統(tǒng)的無(wú)功出力最小化作為第三目標(biāo)函數(shù)，基于分布式能源系統(tǒng)最佳的開(kāi)關(guān)狀態(tài)和出力組成，計(jì)算得到分布式能源系統(tǒng)最佳的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備安裝數(shù)量和運(yùn)行容量，該專利可實(shí)現(xiàn)分布式能源經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行損耗。但是，所述專利文獻(xiàn)采用粒子群算法對(duì)分布式能源系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)重構(gòu)，對(duì)分布式電力系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，得到系統(tǒng)開(kāi)關(guān)的最佳狀態(tài)，保證系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，但是，它沒(méi)有考慮系統(tǒng)歷史上的周期運(yùn)行規(guī)律，也沒(méi)有考慮源-荷-儲(chǔ)之間的協(xié)同調(diào)控，以及充分發(fā)揮多元儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)序調(diào)整多能負(fù)載、協(xié)調(diào)源-荷運(yùn)行間的能力，由此使其調(diào)控有失偏頗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種基于多元儲(chǔ)能協(xié)同的分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)控方法，所述方法直接從歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中挖掘系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)運(yùn)行規(guī)律，確定未來(lái)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)及出力配置，在充分挖掘儲(chǔ)能協(xié)同潛力及技術(shù)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)提高系統(tǒng)對(duì)其集成的多變可再生能源及多能負(fù)荷的適應(yīng)性及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種多元儲(chǔ)能協(xié)同的分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)控方法，包括如下步驟：

4、s1：構(gòu)建能源設(shè)備的廣義技術(shù)模型及系統(tǒng)運(yùn)行約束；

5、s2：收集能源系統(tǒng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)并設(shè)計(jì)預(yù)處理機(jī)制和歷史場(chǎng)景權(quán)重分配模型；

6、s3：提出基于電轉(zhuǎn)冷/熱設(shè)備運(yùn)行指令、在上下界間的中位點(diǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)整、以避免能量冗余的二分動(dòng)態(tài)回歸協(xié)調(diào)電熱單元運(yùn)行的能源系統(tǒng)調(diào)度序列和模型；

7、s4：構(gòu)建分布式系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行規(guī)劃模型，確定關(guān)鍵調(diào)控節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵參數(shù)；

8、s5：基于調(diào)度序列和模型對(duì)歷史場(chǎng)景開(kāi)展算法優(yōu)化，確定調(diào)控的優(yōu)選參數(shù)；

9、s6：基于調(diào)度序列和優(yōu)選參數(shù)確定未來(lái)窗口的系統(tǒng)開(kāi)關(guān)和出力計(jì)劃，完成調(diào)度閉環(huán)；

10、s7：面向滾動(dòng)執(zhí)行s2至s6獲取的多個(gè)調(diào)度閉環(huán)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，構(gòu)建調(diào)度模型超參數(shù)搜索方法，所述超參數(shù)包括窗口矩陣視域、窗口包含周期數(shù)目、時(shí)間分辨率組合和窗口權(quán)重分配各項(xiàng)參數(shù)，完成方法閉環(huán)。

11、上述多元儲(chǔ)能協(xié)同的分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)控方法，在所述步驟s1中，廣義技術(shù)模型包括動(dòng)力環(huán)節(jié)、多能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)和多能存儲(chǔ)環(huán)節(jié)，其中，

12、1)、動(dòng)力環(huán)節(jié)

13、所述動(dòng)力環(huán)節(jié)分為電熱聯(lián)產(chǎn)類和非聯(lián)產(chǎn)類，典型聯(lián)產(chǎn)類包括燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)及其熱回收組件、pvt；非聯(lián)產(chǎn)類包括光伏、風(fēng)機(jī)、太陽(yáng)能集熱器、鍋爐等僅產(chǎn)電或僅產(chǎn)熱設(shè)備，其模型為：

14、

15、

16、式中：oup和inp分別表示設(shè)備的能量輸出和輸入功率，下標(biāo)k/m表示聯(lián)產(chǎn)類/非聯(lián)產(chǎn)類設(shè)備，而k和m為分布式系統(tǒng)內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)備的集合，上標(biāo)t標(biāo)識(shí)時(shí)間；為設(shè)備在額定工況下的發(fā)電/制熱效率，為設(shè)備發(fā)電/制熱的性能系數(shù)擬合模型，在影響設(shè)備性能的因素集合fsm的輸入下求得性能系數(shù)；γk/m是標(biāo)識(shí)系統(tǒng)啟停的布爾變量，為設(shè)備運(yùn)行的出力上下界，而為設(shè)備出力的上下爬坡約束；

17、2)、多能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)

18、所述轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)典型設(shè)備包括電熱驅(qū)動(dòng)的熱泵以二次轉(zhuǎn)換來(lái)自動(dòng)力環(huán)節(jié)的多能流、調(diào)整能量分布，其模型如下：

19、

20、

21、

22、式中：o為多能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)設(shè)備的集合，下標(biāo)etc/eth/htc/…分別表示電轉(zhuǎn)熱/電轉(zhuǎn)冷/熱轉(zhuǎn)冷/…工況；

23、3)、多能存儲(chǔ)環(huán)節(jié)

24、所述多能存儲(chǔ)環(huán)節(jié)中的典型設(shè)備包括功率型儲(chǔ)電、能量型儲(chǔ)電、儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷技術(shù)；所述儲(chǔ)電涵蓋化學(xué)電池、壓縮空氣儲(chǔ)能、…，同一蓄熱技術(shù)因介質(zhì)及其工作溫度的調(diào)整可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)熱、或儲(chǔ)冷，并計(jì)劃性切換，其模型如下：

25、

26、

27、

28、式中：l為儲(chǔ)能設(shè)備的集合，sth/se為儲(chǔ)能設(shè)備的蓄熱量/蓄電量、dis/cha表示放能/充能功率，下標(biāo)pis/eis標(biāo)識(shí)功率型/能量型儲(chǔ)電設(shè)備，為布爾變量，表示儲(chǔ)能設(shè)備在同時(shí)間僅具有一種功能，δt為持續(xù)時(shí)間或步長(zhǎng)。

29、此外，系統(tǒng)的運(yùn)行約束包括了冷-熱-電平衡，表達(dá)式如下：

30、

31、式中：γo為布爾變量，表示來(lái)自電轉(zhuǎn)熱設(shè)備的能量不可驅(qū)動(dòng)熱轉(zhuǎn)冷設(shè)備供冷。

32、上述多元儲(chǔ)能協(xié)同的分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)控方法，在所述步驟s2中，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理機(jī)制和歷史場(chǎng)景權(quán)重分配包括：

33、s2-1)、所述數(shù)據(jù)預(yù)處理機(jī)制為構(gòu)建歷史窗口矩陣，持續(xù)監(jiān)測(cè)并收集系統(tǒng)歷史運(yùn)行的高時(shí)間分辨率數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)為數(shù)秒或數(shù)十秒，并構(gòu)建雙時(shí)間尺度的三個(gè)矩陣：

34、s2-2、為歷史窗口的各個(gè)周期分配權(quán)重：隨著兩個(gè)周期的時(shí)間距離拉長(zhǎng)，歷史運(yùn)行周期與未來(lái)運(yùn)行周期關(guān)聯(lián)性變?nèi)?，?duì)未來(lái)運(yùn)行窗口的調(diào)度計(jì)劃制定的參考性變?nèi)?，故?gòu)建如下模型以分配權(quán)重：

35、

36、式中：為第i個(gè)歷史調(diào)度周期(對(duì)應(yīng)于步驟s2-1中矩陣的第i行)的權(quán)重配額，而wi為最終權(quán)重值，θ為權(quán)重配額模型的控制參數(shù)。通過(guò)調(diào)整θ，可實(shí)現(xiàn)權(quán)重配額在z個(gè)歷史調(diào)度周期中分配比例的控制。

37、上述多元儲(chǔ)能協(xié)同的分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)控方法，在所述步驟s3中，提出基于電轉(zhuǎn)冷/熱設(shè)備運(yùn)行指令、在上下界間中位點(diǎn)動(dòng)態(tài)調(diào)整、以避免能量冗余的二分動(dòng)態(tài)回歸協(xié)調(diào)電熱單元運(yùn)行的能源系統(tǒng)調(diào)度序列，包括與步驟s2中雙時(shí)間尺度對(duì)應(yīng)的兩部分，即以低時(shí)間分辨率的任一時(shí)間步和高時(shí)間分辨率的任一隨機(jī)波動(dòng)事件為主題分別處理。

38、上述多元儲(chǔ)能協(xié)同的分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)控方法，在所述步驟s4中，構(gòu)建的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行規(guī)劃模型包括目標(biāo)函數(shù)、約束函數(shù)及由關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)組成的決策變量集部分，分列如下：

39、1)規(guī)劃模型：

40、分布式能源系統(tǒng)的優(yōu)化模型表述為：

41、

42、fee∈[燃料，購(gòu)售電，設(shè)備運(yùn)維，排放，…](29)

43、式中：系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用包括調(diào)度周期內(nèi)產(chǎn)生的燃料購(gòu)入、與電網(wǎng)間的購(gòu)售電、設(shè)備運(yùn)行的運(yùn)維、排放如碳排放的成本，也將考慮懲罰性成本以調(diào)整調(diào)度方向：如棄風(fēng)光、能效；模型的約束包括等式部分h(dec)＝0和不等式部分g(dec)<0，主要為在步驟s1構(gòu)建的設(shè)備技術(shù)模型及系統(tǒng)能流平衡模型，式中，dec為決策變量集。

44、2)決策變量

45、參照步驟s3，決策變量主要包括一個(gè)調(diào)度周期中發(fā)電動(dòng)力單元的臨界啟動(dòng)門(mén)檻、能量型儲(chǔ)電及冷熱儲(chǔ)能設(shè)備在周期內(nèi)各時(shí)間步的充放能計(jì)劃、及功率型儲(chǔ)電設(shè)備在周期內(nèi)各時(shí)間步的三個(gè)關(guān)鍵狀態(tài)點(diǎn)：

46、

47、在所述步驟s5中，將步驟s4構(gòu)建的運(yùn)行規(guī)劃模型應(yīng)用于步驟s2構(gòu)建的雙時(shí)間尺度下的三個(gè)矩陣，并通過(guò)遺傳或粒子群等啟發(fā)式搜索算法確定一組關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)式(30)的取值，使得系統(tǒng)按照該組調(diào)控參數(shù)及步驟s3所述策略，依次調(diào)控歷史窗口各個(gè)調(diào)度周期系統(tǒng)的運(yùn)行后，各調(diào)度周期運(yùn)行成本的加權(quán)累和最小化見(jiàn)式(28)。

48、上述多元儲(chǔ)能協(xié)同的分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)控方法，在所述步驟s6中，將步驟s5所獲的優(yōu)選調(diào)控參數(shù)結(jié)合步驟s4所述策略，用于指導(dǎo)未來(lái)的一個(gè)調(diào)度周期的系統(tǒng)運(yùn)行，可視為i＝0。接著，重復(fù)步驟s2至步驟s6所述的特征和方法，以指導(dǎo)下一個(gè)未來(lái)調(diào)度周期的系統(tǒng)運(yùn)行，循環(huán)滾動(dòng)，形成調(diào)度閉環(huán)。

49、上述多元儲(chǔ)能協(xié)同的分布式能源系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)控方法，在所述步驟s7中，當(dāng)調(diào)度閉環(huán)滾動(dòng)次數(shù)達(dá)門(mén)檻，將不限于調(diào)度周期的步長(zhǎng)配置、組成歷史窗口的調(diào)度周期數(shù)目、權(quán)重模型的參數(shù)、調(diào)度時(shí)間尺度的組合因素選為決策變量，結(jié)合步驟s2至s6的優(yōu)化，以各次滾動(dòng)中i＝0行的系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用之和最小化為目標(biāo)進(jìn)行更外一層的搜索優(yōu)化，及時(shí)更新調(diào)控方法的超參數(shù)以適應(yīng)系統(tǒng)最新運(yùn)行環(huán)境，形成方法閉環(huán)。

50、有益效果

51、與現(xiàn)有技術(shù)方法相比，本發(fā)明的有益效果及優(yōu)點(diǎn)為：

52、1.本發(fā)明建立了源-荷-儲(chǔ)協(xié)同調(diào)控框架，以多元儲(chǔ)能系統(tǒng)的主動(dòng)蓄、放能為出發(fā)點(diǎn)，充分發(fā)揮了多元儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)序調(diào)整多能負(fù)載、協(xié)調(diào)源-荷運(yùn)行的能力，提高了對(duì)各系統(tǒng)設(shè)備的利用率、及對(duì)可再生能源的適應(yīng)性，可指導(dǎo)分布式能源系統(tǒng)的運(yùn)行計(jì)劃制定；

53、2.本發(fā)明依托于構(gòu)建的廣義分布式能源系統(tǒng)模型，從系統(tǒng)近期的數(shù)個(gè)周期的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中提取系統(tǒng)設(shè)備的周期性運(yùn)行規(guī)律，并將其用于近未來(lái)的一個(gè)周期的系統(tǒng)調(diào)度，還及時(shí)的嵌套外層優(yōu)化來(lái)確定方法的超參數(shù)，通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)控方法的雙閉環(huán)，使所提出的方法具有廣泛適應(yīng)性并具有較強(qiáng)及靈活的系統(tǒng)管理能力。

54、以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。