[发明专利]一种考虑传输损耗的电热综合能源系统经济优化调度方法

摘要

本发明提出一种考虑传输损耗的电热综合能源系统经济优化调度方法，流程包括：建立电热综合能源系统经济优化调度模型；采用Lagrange函数法分析转换优化调度问题；设计迭代算法求解优化调度问题，输出最优解；计算电热综合能源系统经济优化调度模型的最优值，即总成本最小值。本发明中考虑了传输损耗对系统供需平衡和机组出力优化的重要影响；考虑了电力网络、热力管网、电热多能耦合、机组出力限制和运行限制多种约束条件；在计及网络传输损耗的前提下，满足用户负荷需求的同时减少企业的产能成本，从而提高经济效益和保障系统安全稳定运行；采用快速迭代算法将电出力等式二次约束转化为仿射约束，降低了模型求解的复杂程度并具有较快的收敛速度。

主权项

1.一种考虑传输损耗的电热综合能源系统经济优化调度方法，其特征在于，具体包括如下流程：步骤1：建立电热综合能源系统经济优化调度模型，包括目标函数、等式约束和不等式约束；步骤1.1：建立电热综合能源系统经济优化调度的目标函数：电热综合能源系统包括纯发电机组、热电联产机组和纯产热机组，假设纯发电机组总数为Np，热电联产机组总数为Nc，以及纯产热机组总数为Nh；Pi为第i个纯发电机组的电出力，Oj、Hj分别为第j个热电联产机组的电出力和热出力，Tk为第k个纯产热机组的热出力；系统以燃料总成本最小为目标函数，具体描述如下：minFTotal＝FPower+FCHP+FHeat    (1)其中，FTotal、FPower、FCHP和FHeat分别为系统燃料总成本、纯发电机组燃料总成本、热电联产机组燃料总成本以及纯产热机组燃料总成本，具体描述如下：其中，fi(Pi)、fj(Oj,Hj)和fk(Tk)分别为第i个纯发电机组的燃料成本函数、第j个热电联产机组的燃料成本函数和第k个纯产热机组的燃料成本函数，αi、βi和γi为fi(Pi)的参数，αj、βj、γj、δj、θj和εj为fj(Oj,Hj)的参数，αk、βk和γk为fk(Tk)的参数；步骤1.2：确立电热综合能源系统经济优化调度的等式约束条件：(1)电出力等式约束：其中，ΔP为系统电功率偏差，PD为系统电负荷，PL为系统电传输损耗，其中PL由下式计算得到：其中，Bim、Bij和Bjn为系统传输线路参数；(2)热出力等式约束：其中，ΔH为系统热功率偏差，HD为系统热负荷，HL为系统热传输损耗，其中，HL由下式计算得到：其中，n、lg、tsw、te和∑R分别为热媒流经管道的总段数、流经每段管道的长度、管道中供水温度、管道周围介质的平均温度和热媒到周围介质间每千米管道的总热阻；步骤1.3：确立电热综合能源系统经济优化调度的不等式约束条件：(1)传统机组出力限制：其中，和分别为第i个纯发电机组的出力上下界，和分别为第k个纯产热机组的出力上下界；(2)热电联产机组运行限制：热电联产机组的运行特性是发电功率和产热功率的耦合关系，其运行特性能够在一定范围内进行调节，运行特性由如下公式计算得到：bmjOj+cmjHj≥dmjm＝1,2,3j∈Nc    (8)其中，bmj、cmj和dmj分别为第j个热电联产机组可运行域不等式约束的系数；步骤2：采用Lagrange函数法分析步骤1中式(1)、(3)、(5)，电热综合能源系统经济优化调度模型问题转换为如下优化调度问题：其中，λp和λh分别为电热综合能源系统经济优化调度的等式约束条件对应的拉格朗日乘子；考虑网络传输损耗、传统机组出力限制和热电联产机组运行限制，对Pi、Oj、Hj、Tk分别求偏导数可得使系统燃料总成本最小的Kuhn‑Tucher条件如下：其中，pfpi和pfcj分别为纯发电机组和热电联产机组的惩罚因子，由如下公式计算得到：步骤3：设计迭代算法求解优化调度问题，输出最优解；步骤4：根据计算出的最优解，采用公式(9)计算电热综合能源系统经济优化调度模型的最优值，其意义为公式(1)的总成本最小值。