一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法

本实用发明涉及以电力系统为主的综合能源系统运行与控制领域，特别是涉及基于综合能源系统灵活性表征以及能源可用裕量的识别方法。

背景技术：

1、随着综合能源系统的和燃气发电厂、电转热、电转气等设备的持续发展，综合能源系统内部的电力系统、燃气系统以及热力系统互联程度越来越高，同时系统内部灵活性也不断增加。深度挖掘以新能源为主体的综合能源系统需深度挖掘灵活性资源的调度潜力，使其参与调度调节任务，对于提升系统整体平衡调节能力具有重要意义。提出适用于多种运行场景的可视化方法，进而直观地分析运行灵活性的变化情况对于反映系统运行可用裕量、变化以及提升程度具有进步意义。

2、综合能源系统内分布式能源不断接入，如风机、光伏等新能源供能具有很强的波动性，这种波动将给综合能源系统的可用灵活性带来极大的不确定性。除此之外，像燃气发电厂、储能系统等灵活性与时间具有相关性的设备，对于不同时刻灵活域表征提出了极高的要求。所以对于多场景、多时间尺度下综合能源系统的灵活性进行准确的可视化，能够直观地反映系统运行的变化情况，同时有效帮助调度人员确定系统是否存在可以继续调节的裕度，有效的提高了系统内部运行效率。

3、目前，国内外对于综合能源系统内灵活域表征的课题研究越来越广泛和深入。在各种灵活域表征方法中，较为简单直接的是对系统内部的单独设备进行灵活域表征分析，并将结果作为一种约束关系用于系统调度中，该方法因为是对于单一设备建模较为简单，但随着系统资源不断扩充和聚合，整体运行效率以及灵活域表征准确性会受到影响，因此该方法只能作为单一设备的考量标准和简单系统灵活性的表达方式。而各类改进顶点法是目前的综合能源系统灵活域表征的重要研究方向，但是一般都是通过进行时段聚类后或者通过约束识别方法减少冗余约束，进行解耦降维表征，这些方法对于求解多时段耦合可行域具有重要意义，但是这些方法在考虑耦合约束特性以及计算效率时，会出现表征不完全的问题，或者数据载体过大影响灵活域形成速率。

4、此外，灵活域表征主要是为了综合能源系统服务的，而除了对于系统灵活性的可视化，更关心的如何服务于系统调度策略中。随着用能设备不断发展，负荷变化多样性。日前调度的决策很容易出现偏差扰动，所以需要及时调整，在对于系统灵活域度难以辨别或者准确性较低的情况时，影响调度准确性和调控时间，因此如何建造准确的综合能源系统灵活域模型，并用于负荷扰动处理的情况下具有重要意义。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：综合考虑如下因素：

2、1、综合能源系统内设备模型、设备出力数据以及负荷数据；

3、2、新能源设备出力相关因素，如生物质使用量、光照辐射强度、风速等；

4、3、考虑综合能源系统多能耦合关系和设备产出关系；

5、4、系统灵活域准确性，是否与系统内部设备结构呈现一致趋势,并可用于调

6、度过程；

7、具体方法如下：

8、s1：根据综合能源系统出力设备的能源输入以及能量输出转换关系建立设备数学模型，将新能源设备能量输出数据，公共能源网可提供的能量数据、允许综合能源系统输入的能量数据，时刻负荷需求值信息数据和综合能源系统内部所含有的数学模型数据作为灵活区域产生模型的输入；s2：以不同设备的能源转化关系对设备进行分型，对分型后不同种类的设备设置不同的随机参数矩阵；s3：根据不同随机参数矩阵以及不同种类设备的能量输出矩阵分别乘积后，求和计算得到电-热-气能源耦合点，实现系统内电-热-气灵活域数据化；s4：基于s3生成的耦合点，固定电能负荷点，利用模型切片方法对于生成三维电-热-气灵活平面进行切片，得到t时刻电能负荷点所对应的热-气系统灵活平面，实现能源解耦；s5：利用凸包算法对能源耦合点实现降维，减少能源耦合点，获得最大灵活阈，提升灵活域可视化速度。

9、有益效果

10、本发明提供了一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法。该方法最大限度利用综合能源系统内部模型出力数据、公共能源网可提供能源量、

11、时刻负荷需求值的信息，不仅提升了综合能源系统灵活性表征的准确性，同时进一步提高了数据处理速度，加速了在任意时刻灵活域产生。而且可以在日内调度中负荷出现扰动时候，根据产生的灵活域结果更快的实现部分可快速启动的设备调度，并且可以在出现大扰动情况下，为综合能源系统调度中心，提供有力的支撑。

技术特征：

1.一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法，其特征在于,包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法，其特征在于，所述综合能源系统出力设备包括：灵活调控因子参与生物质气化热电联产设备、风机、光伏、电转热设备、电转气设备以及燃气轮机。

3.根据权利要求1所述的一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法，其特征在于，将新能源设备能量输出数据，公共能源网可提供的能量数据、允许综合能源系统输入的能量数据，时刻负荷需求值信息数据和综合能源系统内部所含有的数学模型数据作为灵活区域产生模型的输入。

4.根据权利要求2所述的一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法，其特征在于，所述设备数学模型如下所示：式(1)-(3)为生物质气化热电联产设备模型，式(4)-(5)电转气与燃气轮机设备模型，其中电转热设备模型与电转气模型相同，式(6)-(8)电储能系统，热储能与气储能建模方式相同。

5.根据权利要求1所述的一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法，其特征在于,步骤s2所述对设备进行分型包括新能源产能设备，不同能源转化设备，基本储能系统设备。

6.根据权利要求1所述的一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法，其特征在于,步骤s2所述随机参数矩阵，如式(9)-(11)。

7.根据权利要求1所述的一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法，其特征在于,步骤s3所述电-热-气能源耦合点计算方法为以步骤s1和步骤s2建造的模型作为输入，以顶点生成法生成系统内大数据化的电-热-气灵活域，具体操作如下：

8.根据权利要求1所述的一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法，其特征在于,步骤s4所述模型切片具体过程如下：

9.根据权利要求7所述的一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法，其特征在于,步骤s4所述利用凸包算法对能源耦合点实现降维，步骤如下：

技术总结
本发明涉及一种基于模型驱动的综合能源系统灵活域表征方法，包括步骤：S1：根据出力设备的能源输入以及能量输出转换关系建立设备数学模型；S2：对设备进行分型，并设置不同的随机参数矩阵；S3：不同随机参数矩阵以及不同种类设备的能量输出矩阵分别乘积后，求和计算电‑热‑气能源耦合点；S4：固定电能负荷点，利用模型切片方法对于生成三维电‑热‑气灵活平面切片，得到t时刻电能负荷点所对应的热‑气系统灵活平面，实现能源解耦；S5：利用凸包算法对能源耦合点实现降维。该方法有效地模拟不同时刻综合能源系统的调度灵活性实现能源解耦，在在负荷出现扰动情况下，像管理者提供信号实现迅速反应，使日内调度过程中实现部分设备的出力调整。

技术研发人员：郑颖颖,王京龙
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11