一种高铁站综合能源需求响应优化调度方法及相关装置与流程

本发明涉及一种高铁站综合能源需求响应优化调度方法及相关装置，属于综合能源优化调度。

背景技术：

1、随着人类社会的不断发展，经济发展、能源短缺与环保问题之间的矛盾不断加深。相较传统供能方式，综合能源系统通过多类型能源的耦合转换可以实现能源的阶梯利用，被广泛认为是解决这一矛盾的重要潜在方案之一。与此同时，随着碳交易机制策略的提出，涉及到了对碳排放额度的交易，这给综合能源系统运营公司带来了一定的成本。在当前的综合能源系统中，应用比较成熟的有电热综合能源系统，电热综合能源系统是将电能源和热能源进行联合调度，从而可在一定程度上减少了因为供需不平衡造成的能源浪费。

2、随着目前高铁里程数不断地刷新历史，在当前能源互联的大背景下，针对高铁站供能系统的规划需要进一步优化。考虑到耦合了冷-热-电等多种能量的高铁站是应用综合能源系统的典型场景，为建立绿色高效的智能客运站供能系统，急需一种市场下高铁站综合能源需求响应优化调度方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高铁站综合能源需求响应优化调度方法及相关装置，解决了背景技术中披露的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种高铁站综合能源需求响应优化调度方法，包括：

4、采集高铁站综合能源系统中各种负荷的供需量；

5、将供需量作为输入，求解预先构建的高铁站综合能源系统优化调度模型，获得高铁站综合能源系统的优选调度数据；其中，高铁站综合能源系统优化调度模型是基于高铁站综合能源系统参与碳市场的交易成本、以及用户侧舒适度的需求响应创建的，高铁站综合能源系统优化调度模型以高铁站综合能源系统的负荷波动最小、运行成本最低为目标；

6、根据优选调度数据，进行高铁站综合能源需求响应优化调度。

7、预先构建高铁站综合能源系统优化调度模型的过程包括：

8、根据高铁站综合能源系统的物理架构，构建高铁站综合能源系统模型；

9、根据高铁站综合能源系统参与碳交易的运行架构，构建高铁站综合能源系统参与碳交易的运行模型；

10、根据高铁站综合能源系统模型和高铁站综合能源系统参与碳交易的运行模型，构建高铁站综合能源系统优化调度模型。

11、高铁站综合能源系统模型包括高铁站综合能源系统与电网交互模型、电储能设备模型和电动汽车充放电模型。

12、高铁站综合能源系统与电网进行双向交互；高铁站综合能源系统与电网交互模型为：

13、

14、cgrid,t＝pgrid-buy,tcgrid-buy,t-pgrid-sell,tcgrid-sell,t

15、其中，pgrid,t为t时段高铁站与电网的交互电量，pgrid-buy,t为t时段高铁站综合能源系统购电功率，pgrid-sell,t为t时段电网售电功率，preq,t为t时段高铁站综合能源系统的电需求，pi,t为第i类电网发电机组t时段的出力，n为发电机组类型总数，cgrid,t为t时段高铁站综合能源系统交互费用，cgrid,t大于0表示购电费用，cgrid,t小于0表示售电费用，cgrid-buy,t为t时段购电价格，cgrid-sell,t为t时段售电价格。

16、电储能设备为蓄电池；电储能设备模型为：

17、蓄电池充电时：

18、

19、蓄电池放电时：

20、

21、其中，soc,t为蓄电池在t时段的剩余电量，σ为蓄电池的自放电率，soc,t-1(1-σ)为蓄电池在t-1时段的剩余电量，ηc为蓄电池的充电效率，ηd为蓄电池的放电效率，pch,t为蓄电池t时段的充电功率，pdis,t为蓄电池t时段的放电功率，qbat为蓄电池容量，δt为充放电时间间隔。

22、电动汽车充放电模型为：

23、

24、

25、

26、

27、

28、

29、或

30、其中，ptevc为t时段nev充辆电动汽车的总充电功率，ptevd为t时段nev充辆电动汽车的总放电功率，为t时段第i′辆电动汽车的充电功率，为t时段第i′辆电动汽车的放电功率，nev为一天内在高铁站充电桩充电的电动汽车数量，为高铁站充电桩的额定充电功率，为高铁站充电桩的额定放电功率，为t时段第i′辆电动汽车的充电状态变量，充电时取值为1，放电时取值为0，为第i′辆电动汽车到达高铁站充电桩的时间，为第i′辆电动汽车离开高铁站充电桩的时间，为t时段第i′辆电动汽车的荷电状态，为t-1时段第i′辆电动汽车的荷电状态，qev为电动汽车动力电池的容量，δt为充放电时间间隔，ηevc为电动汽车的充电效率，ηevd为电动汽车的放电效率。

31、高铁站综合能源系统参与碳交易的运行模型为：

32、

33、epies＝epies,r-epies,a

34、其中，epies为高铁站综合能源系统碳排放权交易额，epies,r为高铁站综合能源系统总的碳配额，epies,a为高铁站综合能源系统实际碳排放量，fc为碳交易成本，λ为交易基础价格，l为碳排放量的区间长度，σ′为碳价格增长率。

35、高铁站综合能源系统优化调度模型为：

36、目标函数为：

37、

38、其中，f为高铁站综合能源系统优化调度模型的目标函数值，λ1、λ2为权重，f1为高铁站综合能源系统的最小负荷波动，f2为高铁站综合能源系统的最低运行成本，f1max为高铁站综合能源系统的最大负荷波动，f2max为高铁站综合能源系统的最高运行成本；

39、

40、f2＝min(fope+fgas+fgrid+fc)

41、

42、

43、

44、pg,t＝pload,t-pg,t+pev,t

45、其中，nt为运行调度的总时段数，ndg为分布式电源的数量，pload为电负荷功率，pgm,t为第m个分布式电源在t时段的电功率，pgm,t中的储能部分根据电储能设备模型获取，pev,t为根据电动汽车充放电模型获取的电动汽车在t时段充电所需功率，fope为高铁站综合能源系统运维成本，fc为碳交易成本，cf为分布式电源运行的燃料费用，com为分布式电源的运行维护费，fgas为高铁站综合能源系统购买天然气费用，nb为补燃锅炉的数量，cgas为天然气的价格，hbj,t为第j个补燃锅炉在t时间段内的热功率，ηbj为第j个补燃锅炉效率，nx为制冷机数量，sxj′,t为第j′个制冷机在t时段内的冷功率，ηxj′为第j′个制冷机制冷效率，fgrid为根据高铁站综合能源系统与电网交互模型获取的高铁站与电网交互费用，pg,t为高铁站与主网之间在t时段的交换功率，cpp为高铁站在t时段向电网购电的成本，isp为高铁站在t时段向电网售电的收益，pg,t为分布式电源在t时段的输出功率，pload,t是负荷在t时段所需的功率；

46、约束条件包括用户舒适度约束；

47、

48、其中，χpmv表征人体热反应的评价指标，t为室温，t0为人体最适宜的环境温度。

49、一种高铁站综合能源需求响应优化调度装置，包括：

50、采集模块，采集高铁站综合能源系统中各种负荷的供需量；

51、优化模块，将供需量作为输入，求解预先构建的高铁站综合能源系统优化调度模型，获得高铁站综合能源系统的优选调度数据；其中，高铁站综合能源系统优化调度模型是基于高铁站综合能源系统参与碳市场的交易成本、以及用户侧舒适度的需求响应创建的，高铁站综合能源系统优化调度模型以高铁站综合能源系统的负荷波动最小、运行成本最低为目标；

52、调度模块，根据优选调度数据，进行高铁站综合能源需求响应优化调度。

53、一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行高铁站综合能源需求响应优化调度方法。

54、一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行高铁站综合能源需求响应优化调度方法的指令。

55、本发明所达到的有益效果：本发明的高铁站综合能源系统优化调度模型，基于高铁站综合能源系统参与碳市场交易成本、以及用户侧舒适度需求响应创建，以高铁站综合能源系统的负荷波动最小、运行成本最低为目标，获得优选调度数据，根据优选调度数据实现了市场下高铁站综合能源需求响应优化调度，可满足高铁站的低碳经济运行，解决能源短缺问题，而且降低了系统运行所需成本。