一种多能互补系统优化运行方法与流程

本发明涉及电力系统
技术领域：
，尤其是涉及一种多能互补系统优化运行方法。
背景技术：
：随着化石能源的逐渐枯竭，环境污染日趋严重，如何实现电力系统的清洁高效运行，已经逐渐成为专家学者研究的重点。多能互补系统耦合冷、热、电、气四种能源，集成各类能源的优势，建立一体化供能系统，为用户提供冷、热、电等多种负荷需求，能实现多种能源之间的互补利用，具有降低系统运行成本、提升能源利用效率、减少污染排放量的优点。但是多能互补系统供能侧与负荷侧耦合性较强，负荷波动、设备输入输出形式以及转换关系的不同，会造成能源耦合装置的各设备出力、运行方式存在显著差异。如何实现提升系统能源利用效率、降低运行费用的综合优化配置，成为众多学者研究的难题。目前对多能互补系统的优化运行研究存在两个主要问题：一、构建的耦合系统不够完善，没有充分体现电、热、气系统之间的关联性，输入输出之间为简单的线性耦合关系，较少考虑设备变工况运行状态，未能为后续新能源的大量接入提供足够裕度；二、优化运行结果为静态曲线，未能充分考虑新能源波动、负荷预测误差对系统产生的影响，无法体现出多能互补系统对其波动程度的动态响应。因此，亟需深入研究与解决多能互补系统优化运行时面临的诸多难题。技术实现要素：本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多能互补系统优化运行方法，基于区间理论和仿射运算，通过对系统各能源装置进行耦合建模，以减小分布式能源出力、冷热电负荷的预测误差，降低预测误差、能源波动对系统产生的动态影响，实现资源的优化配置，提升多能互补系统的能源利用效率。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种多能互补系统优化运行方法，包括以下步骤：s1、基于含分布式能源和冷热电设备的多能互补系统，对分布式能源和冷热电设备进行区间描述；s2、根据区间描述结果，通过传递矩阵得到多能互补系统能源转换关系，建立系统耦合模型；s3、建立考虑环境、经济和能源因素的多目标函数，该目标函数包括运行费用和污染排放成本；s4、获取用于保证区间平衡的约束条件，该约束条件包括电功率平衡、冷热电设备平衡以及电网交互转换约束；s5、采用区间理论和仿射运算对系统耦合模型求解，获取最终解集，根据最终解集控制多能互补系统的能源供电与负荷用电，使多能互补系统在运行成本和污染排放成本最低的情况下，保证系统的能源利用效率最大。优选的，所述步骤s1中多能互补系统包括能源、能源转换装置和储能设备，所述能源包括太阳能、天然气和电能，所述能源转换装置包括变压器、压缩式冷暖机、电热水器、chp热电联产、燃气锅炉、太阳能热水器、光伏电池和电转气设备，所述chp热电联产包括燃气轮机和余热锅炉，所述储能设备包括蓄电池、储热装置和储冷装置，所述步骤s1具体包括以下步骤：s11、根据光照强度，对光伏电池功率和太阳能热水器输出功率进行区间描述；s12、采用灰色预测方法，得到负荷预测值，从而对冷热电负荷进行区间描述；s13、根据输出功率和运行效率，对多能互补系统中其余的能源出力进行区间描述。优选的，所述步骤s2中系统耦合模型为：其中，le0*，lch0*，lcr0*，lhs0*，lsh0*分别为电、供暖、供冷、热蒸汽、热水器的输出功率区间数，k0～k7为能源输入在各设备间的分配系数，分别为变压器、压缩式供暖、压缩式供冷、电热水器、燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、太阳能热水器、电转气设备、光伏电池的效率区间数，pe0*，pg0*，pr0*分别为初始电、气、光功率输入区间数，分别为蓄电池、储冷装置、储热装置的理论输入/输出功率区间数。优选的，所述步骤s3中的多目标函数为：f*＝m1f1,t*+m2f2,t*f1,t*＝cg,t*+cgrid,t*+cbt,t*+crm,t*f2,t*＝5.22pgt,t*/(qlhvηpgt,t*)其中，f1,t*和f2,t*分别为t时刻运行费用、污染排放成本区间数，m1和m2为权重因子，cg,t*为t时刻燃料消耗成本区间数，cgrid,t*为t时刻系统与电网的交互费用区间数，cbt,t*为t时刻蓄电池老化成本费用区间数，crm,t*为t时刻各设备调度维护费用区间数，pgt,t*为t时刻燃气轮机输出功率区间数，ηpgt,t*为t时刻燃气轮机的效率区间数，qlhv为天然气热值。优选的，所述步骤s3中运行费用成本包括：cg,t*＝kgpgt,t*/(qlhvηpgt,t*)cgrid,t*＝cbuy,tpe,buy,t0*-csell,tpe,sell,t0*cbt,t*＝cco(|sbt,chr,t*|+|sbt,diss,t*|)/2sbt,ncrm,t*＝(|sbt,chr,t*|+|sbt,diss,t*|)·cbt,mat+ppv,t*·cpv,mat+hgb,t*·cgb,mat+pgt,t*·cgt,mat+peh,t*·ceh,mat+hsh,t*·csh,mat+(pcr,t*+pch,t*)·cchr,mat+pep,t*·cep,mat+(|shs,in,t*|+|shs,out,t*|)·chs,mat+(|scr,in,t*|+|scr,out,t*|)·ccr,mat其中，kg为天然气价格，cbuy,t和csell,t分别为t时刻系统向电网购电、售电电价，pe,buy,t0*和pe,sell,t0*分别为t时刻系统向电网购电、售电电量区间数，cco为充放电循环成本，sbt,chr,t*，sbt,diss,t*分别为t时刻蓄电池充电和放电功率区间数，sbt,n为蓄电池的额定容量，pep,t*为t时刻电转气设备输出功率区间数，shs,in,t*和shs,out,t*分别为t时刻储热装置输入、输出功率区间数，scr,in,t*和scr,out,t*分别为t时刻储冷装置输入、输出功率区间数，cbt,mat，cpv,mat，cgb,mat，cgt,mat，ceh,mat，csh,mat，cchr,mat，cep,mat，chs,mat，ccr,mat分别为蓄电池、光伏电池、燃气锅炉、燃气轮机、电热水器、太阳能热水器、压缩式冷暖机、电转气设备、储热装置、储冷装置的运行维护费用。优选的，所述步骤s4中约束条件具体为：电平衡约束：pe,t*+pgt,t*+ppv,t*+sbt,t*＝pl,t*+pep,t*+pe,t2*+pe,t3*其中，pl,t*为t时刻电负荷需求区间数，分别为t时刻变压器在设备间不同转换方式的输出功率区间数，分别为t时刻燃气轮机和光伏电池输出功率区间数，pep,t*为t时刻电转气设备输出功率区间数，为t时刻蓄电池的理论输入/输出功率区间数；热蒸汽平衡约束：其中，hl,t*为t时刻热负荷需求区间数，分别为t时刻余热锅炉和燃气锅炉的输出功率区间数，为t时刻储热装置的理论输入/输出功率区间数，ηpgt,t*，ηhgt,t*分别为t时刻燃气轮机和余热锅炉的效率区间数；冷平衡约束：pcr,t*+scr,t*＝ql,t*其中，ql,t*为t时刻冷负荷需求区间数，为t时刻储冷装置的理论输入/输出功率区间数，pcr,t*为t时刻压缩式冷暖机的输出冷功率区间数；设备功率约束：其中，qi,t*和qi,n分别为t时刻第i台设备的输出功率区间数及额定容量，α为设备负载率，ci为运行状态，运行时ci＝1，不运行时ci＝0；储热、储冷约束：其中，c1in，c1out和c2in，c2out分别为储热装置、储冷装置运行状态，其运行状态互斥，和分别为储热装置、储冷装置在t0时刻和tn时刻的能量，并保持在调度周期始末能量相同；蓄电池约束：其中，sbt,t*为t时刻蓄电池容量区间数，分别为t0和tn时刻的容量，优化运行周期始末容量相等，σbt为损耗率，c3chr和c3diss∈{0,1}表示蓄电池运行状态，且状态互斥，sbt,chr*，sbt,diss*分别为蓄电池充电和放电功率区间数，sbt,chr,t*，sbt,diss,t*分别为t时刻蓄电池充电和放电功率区间数，sbt,n为蓄电池的额定容量，ca为蓄电池充放电倍率上限；交互功率约束：其中，pmax为电网与系统之间交互功率的最大值，cbuy和csell分别为系统向电网购电、售电电价，cbuy,csell∈{0,1}，且状态互斥；电转气约束：其中，pg,t1*为t时刻第一种转换方式的天然气功率输入区间数，pg1*为第一种转换方式的天然气功率输入区间数，pg,t2*为t时刻第二种转换方式的天然气功率输入区间数，pg2*为第二种转换方式的天然气功率输入区间数。优选的，所述步骤s5中的求解过程具体包括以下步骤：s51、采用传统区间线性规划方法对系统耦合模型求解，获取第一最优解；s52、基于区间运算和仿射运算的线性规划方法对系统耦合模型求解，获取第二最优解；s53、对比处理第一最优解和第二最优解，取下限解中的较大者及上限解中的较小者作为最终解集。优选的，所述步骤s51中第一最优解为：其中，为第一最优目标函数区间值，为第一能源输入/输出最优解区间值，f1，分别为第一最优目标函数的下限解和上限解，xj，1，分别为第一能源输入/输出最优解的下限解和上限解；所述步骤s52中基于区间运算和仿射运算的线性规划方法进行求解的具体过程包括：s521、针对区间数x*和y*，分别用区间形式和仿射形式进行描述：采用仿射形式进行加减运算，得到if(x*+y*)，并将其结果转化为区间形式ir(x*+y*)；采用区间形式进行乘除运算，得到ir(x*+y*)；s522、获取以区间形式表达的目标函数、约束条件及能量输入输出关系：其中，f为目标函数，x为决策变量，即优化周期内各种能源输入及储能装置的运行值，a为不等式约束中x的系数，b为能源负荷预测值；s523、将区间形式的最优化条件转化为包含上下界的子函数分别求解，得到第二最优解：其中，为第二最优目标函数区间值，为第二能源输入/输出最优解区间值，f2，分别为第二最优目标函数的下限解和上限解，xj,2，分别为第二能源输入/输出最优解的下限解和上限解；所述步骤s53中的最终解集为：其中，f*，xj*分别为最终求得的运行费用区间值、能源输入/输出区间值。与现有技术相比，本发明具有以下优点：一、本发明通过传递矩阵建立系统耦合模型，充分体现了电、热、气系统之间的关联性，使各独立子系统整合为相互关联、相互制约的一体化规划模型，能发挥出不同子系统的优势和潜力，有利于实现资源优化配置以及提高能源利用效率。二、本发明结合区间运算和仿射运算对模型进行求解，能进一步缩小区间半径，有效改善传统优化运行结果过于保守的问题。三、本发明基于能源负荷预测值建立目标函数，使得优化运行结果的误差半径随着负荷波动程度、预测精度而改变，体现了多能互补系统对负荷波动程度的动态响应，保证了优化运行结果的精确性。附图说明图1为本发明的方法流程示意图；图2为多能互补系统结构示意图；图3为图2为供冷、热水、供暖负荷；图4为系统中的电负荷、热蒸汽负荷；图5为系统中的光伏电池功率和太阳能热水器功率；图6a为电功率优化下限子模型；图6b为电功率优化上限子模型；图7为热蒸汽功率优化结果；图8a为冷功率优化下限子模型；图8b为冷功率优化上限子模型；图9a为热水功率优化下限子模型；图9b为热水功率优化上限子模型；图10为光伏、蓄电池功率优化结果；图11为本发明算法的输出结果；图12为传统区间规划输出结果。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。如图1所示，一种多能互补系统优化运行方法，包括以下步骤：s1、基于含分布式能源和冷热电设备的多能互补系统，对分布式能源和冷热电设备进行区间描述；s2、根据区间描述结果，通过传递矩阵得到多能互补系统能源转换关系，建立系统耦合模型；s3、建立考虑环境、经济和能源因素的多目标函数，该目标函数包括运行费用和污染排放成本；s4、获取用于保证区间平衡的约束条件，该约束条件包括电功率平衡、冷热电设备平衡以及电网交互转换约束；s5、采用区间理论和仿射运算对系统耦合模型求解，获取最终解集，根据最终解集控制多能互补系统的能源供电与负荷用电，使多能互补系统在运行成本和污染排放成本最低的情况下，保证系统的能源利用效率最大。本实施例的多能互补系统如图2所示，其中，chp热电联产、光伏、蓄电池、电网交互为用户提供电需求；chp热电联产、储热装置为用户提供热蒸汽需求；太阳能热水器、电热水器为用户提供热水需求；压缩式冷暖机(电转热)为用户供暖；压缩式冷暖机(电转冷)、储冷装置为用户供冷，从而满足用户的冷、热、电多种负荷需求。本发明的方法应用于本实施例的具体过程为：一、构建含分布式能源和冷热电负荷的多能互补系统模型，即运用传递矩阵推导构建系统能源转换关系，对多能互补系统耦合建模：图2中，环节①中pe0，pg0，pr0分别为初始电、气、光功率输入；k0～k7为能源输入在各设备间的分配系数；环节②中pe1，pe2，pe3，pg1，pg2，pr1，pr2为各设备的能量输入，其上标1，2，3表示各能源输入在设备间的不同转换方式；能源初始输入与各设备输入间关系如下式所示：式中：ηep为电转气设备的效率；环节③中pe，peh，pgt，hgt，hgb，hsh，ppv分别为变压器、电热水器、燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、太阳能热水器和光伏电池的输出功率；pch和pcr分别为压缩式冷暖机输出的热、冷功率；kch，kcr表示其分配系数，能源输出与输入之间的耦合关系如下式所示：式中：ηe，ηch，ηcr，ηeh，ηpgt，ηhgt，ηgb，ηsh，ηpv分别为变压器、压缩式供暖、压缩式供冷、电热水器、燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、太阳能热水器和光伏电池的效率；环节④中le0，lch0，lcr0，lhs0，lsh0分别为电、供暖、供冷、热蒸汽、热水五种能源的输出功率(即供给功率)；sbt，scr，shs分别为蓄电、储冷、储热装置的理论输入/输出功率，能源输出与各设备输出关系如下式所示：对多能互补系统中各种不确定性因素进行区间描述，并使用传递矩阵描述能源分配和转换关系：(1)太阳能出力区间描述为使用区间数描述光伏输出功率，首先对大气层外光照强度进行预测，时间间隔设置为15min，得出大气层外光照强度的曲线图，再以1h为时间间隔计算大气层外光照强度平均值ga,av，分别统计每小时内大于ga,av的大气层外光照强度平均值和小于ga,av的大气层外光照强度平均值ga，得出大气层外光照强度区间值及光照强度区间值从而得到光伏功率的区间描述同理，太阳能热水器输出功率的不确定性也看成由光照强度的波动引起，因此太阳能热水器的输出功率可用区间表述为(2)负荷预测及负荷区间描述本发明使用灰色预测，依托冷热电负荷原始数据，对日前冷热电负荷进行预测。尽管冷热电负荷预测精度比光伏、风力高很多，但是由于天气变化和用能选择的多样性，负荷预测也存在一定的误差，因此本发明针对冷热电负荷使用区间描述：式中：pl为负荷预测值；和αp分别为负荷预测误差上、下限值(假定αp数值大于0)；(3)其余能源出力区间描述由于变压器、压缩式冷暖机、电热水器等提供冷、热、电能源输出的设备相互耦合，其出力存在一定的不确定性，同时其运行效率也会受负荷波动影响。因此本发明将其输出功率、运行效率用区间数描述；将能源输入、输出及设备效率用区间数表示，通过传递矩阵推导得到基于区间数的耦合关系如下式所示：式中：上标星号表示对应变量的区间数；二、对多能互补系统实现多目标优化运行，并将约束条件建立区间平衡，本发明中的多能互补系统综合考虑能源、经济、环境等因素，目标函数包括燃料消耗成本、系统与电网交互费用、蓄电池老化费用、各设备维护调度费用等运行费用函数以及污染排放成本函数，约束条件包括电功率平衡、热功率平衡、冷功率平衡、各设备的运行约束，以及与电网交互功率的约束等，其约束条件将满足区间平衡：目标函数：考虑环境、经济、能源因素实现多目标优化。f*＝m1f1,t*+m2f2,t*式中，f1,t*和f2,t*分别为t时刻运行费用、污染排放成本区间数；m1和m2为权重因子，定义m1＝2/3,m2＝1/3；(1)系统运行费用目标函数f1*＝cg,t*+cgrid,t*+cbt,t*+crm,t*式中，cg,t*为t时刻燃料消耗成本区间数；cgrid,t*为t时刻与电网的交互费用区间数；cbt,t*为t时刻蓄电池老化成本费用区间数；crm,t*为t时刻各设备调度维护费用区间数；1)燃料消耗成本cg,t*＝kgpgt,t*/(qlhvηpgt,t*)式中，kg为天然气价格；qlhv为天然气热值；2)系统与电网的交互费用cgrid,t*＝cbuy,tpe,buy,t0*-csell,tpe,sell,t0*式中，cbuy,t和csell,t分别为t时刻系统向电网购电、售电电价；pe,buy,t0*和pe,sell,t0*分别为t时刻系统向电网购电、售电电量区间数；3)蓄电池老化费用cbt,t*＝cco(|sbt,chr,t*|+|sbt,diss,t*|)/2sbt,n式中，cco为充放电循环成本；sbt,chr,t*，sbt,diss,t*，sbt,n分别为蓄电池t时刻充放电功率区间数及额定容量；4)各设备调度维护费用crm,t*＝(|sbt,chr,t*|+|sbt,diss,t*|)·cbt,mat+ppv,t*·cpv,mat+hgb,t*·cgb,mat+pgt,t*·cgt,mat+peh,t*·ceh,mat+hsh,t*·csh,mat+(pcr,t*+pch,t*)·cchr,mat+pep,t*·cep,mat+(|shs,in,t*|+|shs,out,t*|)·chs,mat+(|scr,in,t*|+|scr,out,t*|)·ccr,mat式中，pep,t*为t时刻电转气设备输出功率区间数；shs,in,t*和shs,out,t*分别为t时刻储热装置输入、输出功率区间数；scr,in,t*和scr,out,t*分别为t时刻储冷装置输入、输出功率区间数；cbt,mat，cpv,mat，cgb,mat，cgt,mat，ceh,mat，csh,mat，cchr,mat，cep,mat，chs,mat，ccr,mat分别为蓄电池、光伏电池、燃气锅炉、燃气轮机、电热水器、太阳能热水器、压缩式冷暖机、电转气设备、储热装置、储冷装置的运行维护费用；(2)污染排放成本目标函数天然气燃烧产生的污染物主要有co2，so2，nox，其排污费计算公式为：f2,t*＝5.22pgt,t*/(qlhvηpgt,t*)约束条件：1)电平衡约束pe,t*+pgt,t*+ppv,t*+sbt,t*＝pl,t*+pep,t*+pe,t2*+pe,t3*式中：pl,t*为t时刻电负荷需求区间数，其值等于le0；2)热蒸汽平衡约束式中：hl,t*为t时刻热负荷需求区间数，其值等于lhs0；3)冷平衡约束pcr,t*+scr,t*＝ql,t*式中：ql,t*表示t时刻冷负荷需求区间数，其值等于lcr0；4)设备功率约束式中：qi,t*和qi,n分别为t时刻第i台设备的输出功率区间数及额定容量；α为设备负载率；ci表征运行状态，运行时ci＝1，不运行时ci＝0；5)储热、储冷约束式中：c1in，c1out和c2in，c2out分别为储热装置、储冷装置运行状态，其运行状态互斥；和分别为储热装置、储冷装置在t0时刻和tn时刻的能量，并保持在调度周期始末能量相同；6)蓄电池约束式中：sbt,t*，分别为蓄电池t时刻容量区间数和t0时刻、tn时刻的容量，优化运行周期始末容量相等；σbt为损耗率；c3chr,c3diss∈{0,1}表征蓄电池运行状态，且状态互斥；为达到延长蓄电池使用寿命的目的，本实施例中规定：当蓄电池荷电状态达到蓄电池最大容量时停止充电，当蓄电池荷电状态达到20％电池容量时停止放电，同时，其充放电倍率也应受到限制：式中：ca为蓄电池充放电倍率上限，取为20％；7)交互功率约束式中：pmax为电网与系统之间交互功率的最大值；cbuy,csell∈{0,1}，且状态互斥，表征其运行状态；8)电转气约束由于天然气消耗量取决于电需求和热需求，因此天然气耗量也具有上下限，同时其约束也为初始电、气能源输入提供约束条件；三、利用区间理论综合考虑各设备间强耦合关系及设备变工况运行状态，优化运行结果以区间数表示，体现负荷波动、预测误差对系统造成的动态影响。针对区间计算存在的保守性，引入仿射运算，采用基于仿射运算、区间运算的线性规划，对优化运行模型进行求解：(1)针对区间数各变量分别用区间形式和仿射形式进行描述，当遇到加减运算时，通过仿射形式进行运算得到if(x*+y*)，并将其结果转化为区间形式ir(x*+y*)；当自变量遇到乘除运算时，直接利用区间乘法进行运算得到ir(x*+y*)，其中，if(·)、ir(·)分别表示对括号内自变量进行仿射运算和区间运算；(2)得到计算结果以区间形式表达的目标函数、约束条件及能量输入输出关系：式中，f为目标函数，x为决策变量，即优化周期内各种能源输入及储能装置的运行值；a为不等式约束中x的系数，其系数通过矩阵回代得到；b为各种能源负荷预测值，至此，将区间形式的最优化条件转化为包含上下界的子函数分别求解，即使用传统线性规划将不确定性规划再次转化为确定性规划问题，得到解集：式中，f2*、xj,2*分别为本发明算法所求得的最优目标函数、各类能源输入/输出最优解的区间值；(3)将上述两种基于线性规划所求得的解(传统区间线性规划、基于区间运算和仿射运算的线性规划)进行对比处理，取下限解中的较大者及上限解中的较小者作为最终解集，如下式所示：式中，f1、xj,1分别为传统区间线性规划所求得的最优目标函数、各类能源输入/输出最优解；f*、xj*分别为最终求得的运行费用区间值、能源输入/输出区间值。本实施例的多能互补系统的用能形式包括：供冷、供暖、热水、热蒸汽、电。设定算例误差值为10％，冷热电负荷预测结果如图3和图4所示；云层系数m*遵循以下原则，晴天时m*＝[0.8,1.0]，多云时m*＝[0.5,0.8]，阴天时m*＝[0.3,0.5]，雨雪时m*＝[0.1,0.3]，太阳能出力的区间值如图5所示，其中热水器功率绘制在次坐标轴，为满足系统用能需求，选取八类能源转换装置以及三类储能装置为用户提供冷、热、电多种用能需求，其具体参数如表1、2、3所示：表1能源转换装置参数表表2储能设备参数表编号装置储能效率放能效率投资成本维护费用占比1蓄电0.90.936000.012蓄冷0.90.9320.013蓄热0.90.91270.0055表3能源价格表应用cplex软件结合matlab编程，在确定各设备配置容量的基础上，对基于区间线性规划的多能互补系统优化求解，能源转换设备、储能设备配置优化结果如表4所示：表4设备配置容量表此系统日运行费用为[732.4,878.9]万，电功率优化结果如图6a和图6b所示，chp热电联产系统不间断运行，在发电量中占主导地位：在0h到8h、21h到24h从电网输入电量，盈余电量通过蓄电池存储；9h到16h、19h到20h，向电网输送部分电量，用电高峰时刻实行放电策略；然其存在盈余电量原因不同，9h到16h因存在光伏发电，系统通过售电获取利润；而19h到20h通过chp机组近乎满载运行达到目标，从而实现对电网的“削峰填谷”。由此可见，光伏发电使系统运行效率更高。图6a与图6b进行对比，可以发现chp与蓄电池输出功率受电负荷、光伏出力波动影响，因此，在电负荷与光伏出力预测较为精确的情况下，实际电功率优化运行结果应在上下限子模型之间。热蒸汽功率优化结果如图7所示。由图7可知，随着电负荷需求增加，chp系统需承担更多电量，燃料使用增加，因此chp蒸汽功率输出也相应增多，但在上下限子模型储热功率的对比中可以发现，蒸汽负荷的波动对储热装置影响较小，进一步表明储热装置的优势及存在的必要性。冷功率优化结果如图8a、8b所示，冷功率的优化更多是“自给自足”，能源产生及供给方式较为单一，在上下限子模型冷功率存在20％左右的差距下，储冷装置充放功率所受影响较小。热水功率优化结果如图9a、9b所示。由图分析可得，在9h到17h太阳能充足情况下，热水负荷几乎完全由太阳能热水器供给，从而更好地实现了节能减排。将此多能互补系统与分产系统进行比较，对于分产系统，电负荷由电网提供，热蒸汽负荷由燃气锅炉提供，热水负荷由电热水器、太阳能热水器提供，供冷、供暖则由空调提供。采用控制变量法，不改变系统其余参数，在满足相同电、热、冷需求的前提下，再次用区间模型求解。表5给出了多能互补系统与分产系统日运行费用的对比数据。从表5可以看出，通过对多能互补系统各设备的运行优化，其日运行费用显著得到降低，验证了多能互补系统在经济、能源方面的积极作用。表5对比数据控制策略日运行费用(万元)费用中间值(万元)分产系统[753.4,946.3]849.9多能互补系统[742.3,886.9]814.6本发明使用区间理论表征负荷的不确定性，在传统区间线性规划的基础上，增添基于仿射运算的线性规划，以下是在不同的负荷波动程度下电功率优化结果的比较：光伏发电功率和电池功率在不同负荷波动下其优化结果对比如图10所示，光伏发电功率和电池功率在负荷10％波动和20％波动下，区间半径扩张较窄，即受负荷波动影响较小，这是由于光伏本身调节功率较小，为保证日内优化运行的经济性，在负荷高峰期优先使用光伏发电。而蓄电池频繁改变充放电状态会对蓄电池寿命造成较大的影响，因此仍以电网和chp发电调节功率为主。图11、图12分别为本发明算法与传统区间规划算法输出结果，图示为电网交互功率和chp功率在负荷波动下的优化结果对比，随着负荷波动，chp发电功率和电网交互功率的区间半径发生变化，随着负荷波动程度逐渐加大，传统区间规划计算所得的区间半径扩张更宽，即区间保守性更大，这凸显出本发明求解方法的优势性：在主要以chp和电网交互功率提供电能的多能互补系统中，使用基于区间运算、仿射运算的线性规划，可进一步减小功率优化区间值范围，缩小区间半径，使优化结果更加精确可靠，为后续日内优化运行提供更好的参考作用。当前第1页12