一种面向能源互联网的能源联合供能管控方法及系统与流程

本发明涉及多能源联合控制领域，具体涉及一种面向能源互联网的能源联合供能管控方法及系统。
背景技术：
：近年来，以“智慧能源+互联网”为基础的新型能源互联网系统得到了快速的发展。通过物理和信息有效的结合将传统的能源形式紧密联合，构成包括电、气、热、交通等多种网络结构，实现多种能源形式的高效利用，分布式储能系统成为衔接各个能源的必要设备。协调各个分布式电源、储能、负荷进行网络化的管控，实现能源互联网中生产和供能c2c和c2b模式，满足了多类型用户的灵活供给。在能源互联网中合理的对多能源进行供能管控，可以在降低供能成本的同时有效的提高能源的利用率，还可在减少环境治理成本的同时有效的提高储能系统的运行寿命，实现能源网供能的可靠与经济利用。然而，目前缺少在大区域范围内对各个分布式能源和储能系统的能源管控办法。技术实现要素：本发明的目的是提供一种面向能源互联网的能源联合供能管控方法及系统，其目的是在多区域范围内实现对各个分布式能源和储能系统的能源联合供能管控。为实现上述目的，本发明提供一种面向能源互联网的能源联合供能管控方法，包括：步骤1.利用预先建立的区域能源优化目标函数及其对应的约束条件确定各区域中分布式电源的最优出力值；步骤2.更新所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态裕度，若所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态不越限，则将分布式电源的出力值设置为所述最优出力值，若所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态越限，则返回步骤1；其中，所述预先建立的分布式电源优化目标函数根据区域能源运行成本目标函数、多区域整体能源运行成本目标函数和区域间能源交换功率偏差目标函数获取。优选地，所述根据区域能源运行成本目标函数、多区域整体能源运行成本目标函数和区域间能源交换功率偏差目标函数获取所述预先建立的分布式电源优化目标函数的过程，包括：按下式确定区域能源优化目标函数：f＝m1f1+m2f2+m3f3其中，f1是区域能源运行成本目标函数，f2是多区域整体能源运行成本目标函数，f3是区域间能源交换功率偏差目标函数；m1、m2和m3分别为目标函数f1、f2和f3的权重系数，满足m1+m2+m3＝1。进一步地，按下式确定所述区域能源运行成本目标函数f1：f1＝min(c1+c2+c3)其中，c1是分布式电源的运行成本，c2是分布式电源的环境治理成本，c3是分布式储能系统运行成本。进一步地，所述分布式电源的运行成本c1具体表达式如下：其中，n为区域内分布式电源总数；ci为第i个分布式电源运行成本系数；pge_i为第i个分布式电源出力值；δge_i为第i个分布式电源消耗燃料的速率，crl_i为第i个分布式电源燃料设备消耗成本系数。进一步地，所述分布式电源的环境治理成本c2具体表达式如下：其中，w为污染气体的总种类数；lw为第w种污染气体排放折算的转换参数；ci_w为第i个分布式电源第w种污染气体治理成本系数；bi_w、di_w分别为第i个分布式电源第w种污染气体治理成本对应的二次项和一次项系数。进一步地，所述分布式储能系统运行成本c3具体表达式如下：其中，δsh_i为第i个分布式电源的储能系统运行成本系数，soces_k(t)为第i个分布式电源的储能系统在t时刻的荷电状态，hes_i，jes_i，kes_i分别为储能系统运行成本c3的二次项、一次项和常数项系数。进一步地，按下式确定所述多区域整体能源运行成本目标函数f2：其中，k为区域总数，t为调度周期；c1_k，t是第k个区域在t时刻的分布式电源的运行成本，c2_k，t是第k个区域在t时刻的分布式电源的环境治理成本，c3_k，t是第k个区域在t时刻的分布式储能系统运行成本。进一步地，按下式确定所述区域间能源交换功率偏差目标函数f3：其中，δpline(t)为各个区域间能源交换功率偏差值；pg(t)为各个区域间能源交换功率需求；pge_i，k，t为第k个区域第i个分布式电源在t时刻的出力值。优选地，所述约束条件包括：分布式电源的出力约束条件：其中，和分别表示第k个区域第i个分布式电源在t时刻的出力下限值和上限值，pge_k，i，t为第k个区域第i个分布式在电源t时刻的出力值；分布式电源储能系统的出力约束条件：其中，和分别表示第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在t时刻的出力下限值和和上限值，pes_k，i，t为第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在t时刻的出力值；区域间能源交换功率需求的约束条件：其中，n为区域内分布式电源总数；pge_k，i(t)为第k个区域第i个分布式电源在时t刻的出力值；pload_k，i(t)为第k个区域第i个负荷功率需求；pes_k，i(t)为第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在t时刻的出力值；pg(t)为区域间能源交换功率需求。优选地，所述步骤2中，更新所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态裕度包括：按下式更新分布式电源对应的储能系统的荷电状态裕度[socmin_k，i，socmax_k，i]：[socmin_k，i，socmax_k，i]＝[(1+mk，j)soc′min_k，i，(1-mk，j)soc′max_k，i]其中，socmin_k，i和socmax_k，i分别是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统的荷电状态下限值和上限值；mk，i是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统当前电池寿命损耗；soc′min_k，i和soc′max_k，i分别是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统的荷电状态初始下限值和上限值。为实现上述目的，本发明提供一种面向能源互联网的能源联合供能管控系统，包括：确定模块，用于利用预先建立的区域能源优化目标函数及其对应的约束条件确定各区域中分布式电源的最优出力值；判断模块，更新所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态裕度，若所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态不越限，则将分布式电源的出力值设置为所述最优出力值，若所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态越限，则返回所述确定模块；其中，所述预先建立的分布式电源优化目标函数根据区域能源运行成本目标函数、多区域整体能源运行成本目标函数和区域间能源交换功率偏差目标函数获取。优选地，所述根据区域能源运行成本目标函数、多区域整体能源运行成本目标函数和区域间能源交换功率偏差目标函数获取所述预先建立的分布式电源优化目标函数的过程，包括：按下式确定区域能源优化目标函数：f＝m1f1+m2f2+m3f3其中，f1是区域能源运行成本目标函数，f2是多区域整体能源运行成本目标函数，f3是区域间能源交换功率偏差目标函数；m1、m2和m3分别为目标函数f1、f2和f3的权重系数，满足m1+m2+m3＝1。进一步地，按下式确定所述区域能源运行成本目标函数f1：f1＝min(c1+c2+c3)其中，c1是分布式电源的运行成本，c2是分布式电源的环境治理成本，c3是分布式储能系统运行成本。进一步地，所述分布式电源的运行成本c1具体表达式如下：其中，n为区域内分布式电源总数；ci为第i个分布式电源运行成本系数；pge_i为第i个分布式电源出力值；δge_i为第i个分布式电源消耗燃料的速率，crl_i为第i个分布式电源燃料设备消耗成本系数。进一步地，所述分布式电源的环境治理成本c2具体表达式如下：其中，w为污染气体的总种类数；lw为第w种污染气体排放折算的转换参数；ci_w为第i个分布式电源第w种污染气体治理成本系数；bi_w、di_w分别为第i个分布式电源第w种污染气体治理成本对应的二次项和一次项系数。进一步地，所述分布式储能系统运行成本c3具体表达式如下：其中，δsh_i为第i个分布式电源的储能系统运行成本系数，soces_k(t)为第i个分布式电源的储能系统在t时刻的荷电状态，hes_i，jes_i，kes_i分别为储能系统运行成本c3的二次项、一次项和常数项系数。进一步地，按下式确定所述多区域整体能源运行成本目标函数f2：其中，k为区域总数，t为调度周期；c1_k，t是第k个区域在t时刻的分布式电源的运行成本，c2_k，t是第k个区域在t时刻的分布式电源的环境治理成本，c3_k，t是第k个区域在t时刻的分布式储能系统运行成本。进一步地，按下式确定所述区域间能源交换功率偏差目标函数f3：其中，δpline(t)为各个区域间能源交换功率偏差值；pg(t)为各个区域间能源交换功率需求；pge_i，k，t为第k个区域第i个分布式电源在t时刻的出力值。优选地，所述约束条件包括：分布式电源的出力约束条件：其中，和分别表示第k个区域第i个分布式电源在t时刻的出力下限值和上限值，pge_k，i，t为第k个区域第i个分布式在电源t时刻的出力值；分布式电源储能系统的出力约束条件：其中，和分别表示第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在t时刻的出力下限值和和上限值，pes_k，i，t为第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在t时刻的出力值；区域间能源交换功率需求的约束条件：其中，pge_k，i(t)为第k个区域第i个分布式电源在时t刻的出力值；pload_k，i(t)为第k个区域第i个负荷功率需求；pes_k，i(t)为第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在t时刻的出力值；pg(t)为区域间能源交换功率需求。优选地，按下式更新所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态裕度[socmin_k，i，socmax_k，i]：[socmin_k，i，socmax_k，i]＝[(1+mk，i)soc′min_k，i，(1-mk，i)socmax_k，i]其中，socmin_k，i和socmax_k，i分别是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统的荷电状态下限值和上限值；mk，i是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统当前电池寿命损耗；soc′min_k，i和soc′max_k，i分别是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统的荷电状态初始下限值和上限值。和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果本申请采用的技术方案，利用预先建立的区域能源优化目标函数及其对应的约束条件确定一个调度周期内各区域中分布式电源的最优出力值，以提高区域能源的利用率、降低区域能源运行成本，在多个区域能源互联网范围内实现对分布式电源和储能系统的集中供能管控，同时，根据储能系统的寿命损耗情况设置储能系统荷电状态裕度对储能系统出力进行限制，进而对分布式电源出力进行限制，以提高储能系统运行寿命。附图说明图1是本发明能源联合供能管控方法流程图；图2是本发明能源联合供能管控系统结构示意图。具体实施方式下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。如图1所示能源联合供能管控流程图，本发明提出的一种面向能源互联网的能源联合供能管控方法，包括：步骤1.利用预先建立的区域能源优化目标函数及其对应的约束条件确定各区域中分布式电源的最优出力；其中，预先建立的分布式电源优化目标函数是根据区域能源运行成本目标函数、多区域整体能源运行成本目标函数和区域间能源交换功率偏差目标函数获取。根据区域能源运行成本目标函数、多区域整体能源运行成本目标函数和区域间能源交换功率偏差目标函数获取所述预先建立的分布式电源优化目标函数的过程，包括：按下式确定区域能源优化目标函数：优化目标函数f分别对函数f1、f2和f3设置权重系数，具体表达式如下：f＝m1f1+m2f2+m3f3其中，函数f1是区域能源运行成本目标函数，函数f2是多区域整体能源运行成本目标函数，函数f3是区域间能源交换功率偏差目标函数；m1、m2和m3为权重系数，满足m1+m2+m3＝1，可以根据优化侧重点不同设置不同的权重系数。区域能源运行成本目标函数f1用于计算一个区域内能源运行成本的最小值，具体表达式如下：f1＝min(c1+c2+c3)其中，c1是分布式电源的运行成本函数，c2是分布式电源的环境治理成本函数，c3是分布式储能系统运行成本函数c3；一个区域内包含n个分布式电源及对应的储能系统。一个区域内n个分布式电源的运行成本函数c1具体表达式如下：其中，n为区域内分布式电源个数；ci为第i个分布式电源运行成本系数；pge_i为第i个分布式电源出力值；δge_i为第i个分布式电源消耗燃料的速率，crl_i为分布式电源燃料设备消耗成本系数；分布式电源的运行成本包括运行管理费用成本和燃料设备运行消耗燃料的成本。在每一个分布式电源运行过程中其辅助设备均会产生污染气体，分布式电源的环境治理成本函数c2是用于计算一个区域内分布式电源运行过程中对辅助设备进行排污处理产生的成本，具体表达式如下：其中，w为污染气体的总个数；lw为第w个污染气体排放折算的转换参数，为定值；cw_i为第w个污染气体成本系数；bi_w、di_w分别为第i个分布式电源第w种污染气体治理成本对应的二次项和一次项系数，是根据污染气体种类设置的常数，具体示例如表1所示：表1部分污染气体治理成本bi_w、di_w系数污染气体种类bi_wdi_wso210.9816.21nox10.9718.22tsp14.25812.23co26.2311.01co230.1110.23分布式储能系统运行成本函数c3是用于将分布式储能系统运行过程中荷电状态折算成运行成本，具体表达式如下：其中，δsh_i为第i个分布式电源的储能系统运行成本系数，soces_k(t)为第i个分布式电源的储能系统在t时刻荷电状态，hes_i，jes_i，kes_i分别为储能系统运行成本c3的二次项、一次项和常数项系数，是根据储能系统类型设置的常数，具体示例如表2所示：表2部分储能系统类型运行成本hes_i、jes_i、kes_i系数储能系统类型hes_ijes_ikes_i铅酸电池1.31-0.753.27锂离子电池0.95-0.962.98钠硫电池1.23-0.381.76钒液流电池0.87-1.064.32通过上述区域能源运行成本目标函数f1计算出多个区域的能源运行成本最优值，然后利用多区域整体能源运行成本目标函数f2计算出多个区域k整体能源运行成本在一个调度周期t内的最优值，具体表达式如下：其中，k为区域个数，t为调度周期；c1_k，t是第k个区域在t时刻分布式电源的运行成本函数，c2_k，t是第k个区域在t时刻分布式电源的环境治理成本函数，c3_k，t是第k个区域在t时刻分布式储能系统运行成本函数。区域间能源交换功率偏差目标函数f3是用于计算区域间能源交换功率最小偏差，以降低区域能源缺电率，具体表达式如下：其中，δpline(t)为各个区域间能源交换功率偏差值；pg(t)为各个区域间能源交换功率需求；pge_i，k，t为第k个区域第i分布式电源在t时刻的出力值。通过上述步骤1可以计算出各个区域能源运行成本最小值，进而获得其对应的各分布式电源的最优出力值。在获得各分布式电源的最优出力值的同时，可以从目标函数f中获得其对应的各分布式储能系统的荷电状态。步骤2，将获得的各分布式储能系统的荷电状态与储能系统荷电状态裕度进行比较，判断各分布式电源的最优出力值对应的储能系统荷电状态是否越过裕度限制。若分布式电源对应的储能系统的荷电状态不越限，则输出所述分布式电源的最优出力，若分布式电源对应的储能系统的荷电状态越限，则返回步骤1。步骤2中，更新所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态裕度包括：按下式更新分布式电源对应的储能系统的荷电状态裕度[socmin_k，i，socmax_k，i]：[socmin_k，i，socmax_k，i]＝[(1+mk，j)soc′min_k，i，(1-mk，j)soc′max_k，i]其中，socmin_k，i和socmax_k，i分别是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统的荷电状态下限值和上限值；mk，i是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统当前电池寿命损耗；soc′min_k，i和soc′max_k，i分别是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统的荷电状态初始下限值和上限值。此外，本发明还对各个区域内分布式电源、分布式储能系统和区域间能源交换功率需求设置约束条件，具体如下：分布式电源的出力约束条件：其中，和分别表示第k个区域第i个分布式电源在时刻t的出力下限值和上限值，pge_k，i，t为第k个区域第i个分布式电源在时刻t实时出力值；分布式电源储能系统的出力约束条件：其中，和分别表示第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在时刻t的出力下限值和和上限值，pes_k，i，t为第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在时刻t实时出力值；区域间能源交换功率需求的约束条件：其中，pge_k，i(t)为第k个区域第i个分布式电源在时刻t的出力；pload_k，i(t)为第k个区域第i个负荷功率需求；pes_k，i(t)为第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在时刻t的出力；pg(t)为区域间能源交换功率需求。为实现上述目的，本发明提供一种如图2所示的能源联合供能管控系统，包括：确定模块，用于利用预先建立的区域能源优化目标函数及其对应的约束条件确定各区域中分布式电源的最优出力值；判断模块，更新所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态裕度，若所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态不越限，则将分布式电源的出力值设置为所述最优出力值，若所述分布式电源对应的储能系统的荷电状态越限，则返回所述确定模块；其中，所述预先建立的分布式电源优化目标函数根据区域能源运行成本目标函数、多区域整体能源运行成本目标函数和区域间能源交换功率偏差目标函数获取。优选地，所述根据区域能源运行成本目标函数、多区域整体能源运行成本目标函数和区域间能源交换功率偏差目标函数获取所述预先建立的分布式电源优化目标函数的过程，包括：按下式确定区域能源优化目标函数：f＝m1f1+m2f2+m3f3其中，f1是区域能源运行成本目标函数，f2是多区域整体能源运行成本目标函数，f3是区域间能源交换功率偏差目标函数；m1、m2和m3分别为目标函数f1、f2和f3的权重系数，满足m1+m2+m3＝1。进一步地，按下式确定所述区域能源运行成本目标函数f1：f1＝min(c1+c2+c3)其中，c1是分布式电源的运行成本，c2是分布式电源的环境治理成本，c3是分布式储能系统运行成本。进一步地，所述分布式电源的运行成本c1具体表达式如下：其中，n为区域内分布式电源总数；ci为第i个分布式电源运行成本系数；pge_i为第i个分布式电源出力值；δge_i为第i个分布式电源消耗燃料的速率，crl_i为第i个分布式电源燃料设备消耗成本系数。进一步地，所述分布式电源的环境治理成本c2具体表达式如下：其中，w为污染气体的总种类数；lw为第w种污染气体排放折算的转换参数；ci_w为第i个分布式电源第w种污染气体治理成本系数；bi_w、di_w分别为第i个分布式电源第w种污染气体治理成本对应的二次项和一次项系数，是根据污染气体种类设置的常数，具体示例如表1所示。进一步地，所述分布式储能系统运行成本c3具体表达式如下：其中，δsh_i为第i个分布式电源的储能系统运行成本系数，soces_k(t)为第i个分布式电源的储能系统在t时刻的荷电状态，hes_i，jes_i，kes_i分别为储能系统运行成本c3的二次项、一次项和常数项系数，是根据储能系统类型设置的常数，具体示例如表2所示。进一步地，按下式确定所述多区域整体能源运行成本目标函数f2：其中，k为区域总数，t为调度周期；c1_k，t是第k个区域在t时刻的分布式电源的运行成本，c2_k，t是第k个区域在t时刻的分布式电源的环境治理成本，c3_k，t是第k个区域在t时刻的分布式储能系统运行成本。进一步地，按下式确定所述区域间能源交换功率偏差目标函数f3：其中，δpline(t)为各个区域间能源交换功率偏差值；pg(t)为各个区域间能源交换功率需求；pge_i，k，t为第k个区域第i个分布式电源在t时刻的出力值。约束条件包括：分布式电源的出力约束条件：其中，和分别表示第k个区域第i个分布式电源在t时刻的出力下限值和上限值，pge_k，i，t为第k个区域第i个分布式在电源t时刻的出力值；分布式电源储能系统的出力约束条件：其中，和分别表示第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在t时刻的出力下限值和和上限值，pes_k，i，t为第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在t时刻的出力值；区域间能源交换功率需求的约束条件：其中，pge_k，i(t)为第k个区域第i个分布式电源在时t刻的出力值；pload_k，i(t)为第k个区域第i个负荷功率需求；pes_k，i(t)为第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统在t时刻的出力值；pg(t)为区域间能源交换功率需求。按下式更新分布式电源对应的储能系统的荷电状态裕度[socmin_k，i，socmax_k，i]：[socmin_k，i，socmax_k，i]＝[(1+mk，j)soc′min_k，i，(1-mk，j)soc′max_k，i]其中，socmin_k，i和socmax_k，i分别是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统的荷电状态下限值和上限值；mk，i是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统当前电池寿命损耗；soc′min_k，i和soc′max_k，i分别是第k个区域第i个分布式电源对应的储能系统的荷电状态初始下限值和上限值。上述本申请实施例所描述的技术方案，可以在大范围内即多个区域内实现能源联合供能管控，同时可以在供能管控的基础上，实现降低区域能源运行成本、提高区域能源的利用率、以及提高储能系统运行寿命的目的。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。当前第1页12