Page 9 - 电力与能源2022年第五期

陈云辉, 等: 多能流耦合的综合能源系统规划运行一体化优化 3 1
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()——— t 时刻存储元件k 的剩余容量
式中 S i , k t T
(
max η = ∑ P elet ) ( 7 )
百分比, 对于电储能来说即为其剩余电量( SOC )
t =1
值; , , , ———存储元件k 的充能效率和放能效 由于仅考虑最大化电能占总能源消费量的比
in
out
η ik η ik
()———存储元件k 的充能功率和
in
out
率; P i , k t P i , k t 例, 会使得电供能设备投资成本快速上升, 因此还
(),
需要增加一个经济性优化目标, 在最大化电能占
———存 储 元
放能 功 率; Δt ———调 度 时 间 间 隔; E k
总 能 源 消 费 量 比 例 的 解 集 中 寻 找 经 济 性 最 优
件的额定容量。
的解。
( 3 ) 分 布式可再生能源元件输入输出模型。
( 3 ) 多目标优化。若同时考虑经济性和电能
分布式可再生能源元件的输入为风、 光等可再生
占总能源消费量比例两个优化目标, 则采用带权
能源, 可以看作零输入单输出元件, 其输出功率的
极小模理想点法来进行多个子目标的组合, 其组
上限受自然条件的影响。分布式可再生能源元件
合后的单目标函数如下式所示:
的功率输出约束如下:
* *
f 1 -f 1 f 2 -f 2
out
P i , k , mint ≤P i , k t ≤P i , k , maxt ( 5 ) min f =λ 1 * + λ 2 * ( 8 )
out
out
()
()
()
f 1 f 2
()———分布式可再生能源元件k 在 t
out
式中 P i , k t *
、 ———目 标 f 1 f 2 的 权 重 值;
式 中 λ 1 λ 2 、 、
f 1
out
时刻能量 i 的输出功率; P i , k , maxt P i , k , mint * ———单目标 f 1 f 2 的最优值; 各个子目标的权
out
()———
(),
、
f 2
分布式可再生能源元件k 在 t 时刻能量 i 的最大
重必须满足关系λ 1+λ 2=1 。
和最小输出功率。 3.1.2 约束条件
3 综合能源系统规划运行一体化优化规 能量枢纽运行策略优化主要是满足供能区域
内电负荷和热负荷需求。本节主要考虑的设备元
划模型
件包括蓄热系统、 电锅炉和热泵系统。蓄热系统
3.1 运行策略优化 将结合电价变化为供能区域提供热能, 满足供热
3.1.1 目标函数 需求。
多能协同综合能源系统运行策略优化可以包 ( 1 ) 电负荷供需平衡约束:
含多种优化目标, 为了体现以电为中心的特征, 本 N k N k
in
out
文的优化目标一方面考虑综合能源系统的运行成 ∑ P e , k =P ele+ ∑ P e , k ( 9 )
k=1 k=1
本最小, 另一方面考虑用电能占总能源消费量的 ( 2 ) 热负荷供需平衡约束:
比例最大来表征以电为中心的规划导向。因此, N k N k
out
in
综合考虑运行成本与电能占总能源消费比例来构 ∑ P h , k = ∑ P h , k ( 10 )
k=1 k=1
成目标函数。 ( 3 ) 能量转换元件功率约束。电供能设备额
( 1 ) 运行成本最小。综合能源系统主要运行 定功率往往以电功率表示, 因此能量转换元件功
成本是能源站运行所购入市电、 燃气费用。运行 率约束如下:
min
max
()
成本最小目标函数如式( 6 ) 所示: P e , k ≤P e , k t ≤P e , k ( 11 )
in
T T 式中 P e , k P e , k 分别为能量转换元件k 电能额定
,
max
min
()
()
min C = ∑ C eletP elet Δt+ ∑ C g astP g ast Δt
()
()
t = 1 t =1 输入功率的下限和上限。
( 6 ) 对于功率不可调的能量转换元件, 功率约束
()——— t 时刻市电电价; P ele t
式中 C ele t ()——— t 包含 0-1 整数变量, 如下:
时刻能源站从大电网购电的功率; Δt ———调度时 in () rate ( 12 )
P e , k t =S on - off×P e , k
()——— t 时 刻
间间隔; T ———总的调度时 间; C g as t ———能量转换元件的开机关机状态,
式中 S on-off
()——— t时刻能源站从外部购入燃
燃气价格; P g ast 为 0-1 整 数 变 量, 0 表 示 关 机, 1 表 示 开 机;
气的流量。 P e , k ———能量转换元件k 的电能额定输出功率。
rate
( 2 ) 电能占总能源消费量的比例最大。电能 ( 4 ) 能量存储元件功率约束。能量存储元件
占 总 能 源 消 费 量 的 比 例 最 大 目 标 函 数 如 下 式 对于存储的功率和容量均有约束, 如下:
min
max
所示: S i , k ≤S i , k ≤S i , k ( 13 )