一种城镇综合能源系统综合需求响应方法与流程

本申请涉及含多种能源形式的电力系统运行和控制，尤其涉及一种城镇综合能源系统综合需求响应方法。

背景技术：

1、城镇综合能源系统作为综合能源系统的一种重要形式，通过多能转换设备(如热电联产机组)之间的多能替代，可以高效、低碳、经济地满足城镇区域内的电力、天然气、冷和热等多种能源的需求。

2、然而存在以下不足：由于电网中高比例的新能源的多变性和不确定性，电网需要更多的运行备用来维持电网供需平衡。为了保证电网的可靠运行，通过需求响应，空调可以在电力负荷高峰通过转移用电需求至其他时段来提供运行备用。然而，空调参与需求响应，需要临时改变空调的设置温度，损害终端用户的热舒适度。通常，终端用户会在需求响应结束时将空调调回原来的设置温度以满足他们的热舒适度。这一动作或使大量空调同时重启，从而导致用电量突然增加，大量负荷同时重新接入电网而产生功率反弹，导致电网会出现反弹效应。

3、中国专利《一种面向家庭智能用电的多能源综合优化调度方法》，公开号：cn110544175a，公开日：2019年12月06日，公开了针对家庭中的供热设备，考虑家庭燃气装置与温控型负荷设备用能特性及其热力耦合关系，建立家庭中的动态传热数学模型；针对家庭中的分布式电源、储能设备，以及其他多种电力负荷设备的用能特性，建立对应设备数学模型；建立家庭多能源综合优化调度模型，模型以最小化居民用户的用能成本和舒适度损失为目标，同时考虑系统运行的必要约束条件；将家庭各种用能设备与用户设定参数输入到cplex优化求解器中，结合预测温度数据、热水用量以及光伏出力情况进行优化，求解家庭多能源综合优化调度结果。然而其仅考虑了家庭情况下的用能成本以及舒适度平衡，并未考虑整体电网状态下的负荷与舒适度平衡，单一家庭平衡舒适度所带来的用能成本增加不足以出现功率反弹，但多家庭接入电网在确保舒适度情况下就会带来大量负荷的增加，从而导致电网出现反弹效应。

技术实现思路

1、本申请针对现有技术中存在满足终端用户舒适度时会造成大量负荷从而导致电网出现反弹效应的问题，提供一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，考虑综合温控负荷多能替代特性，通过双层优化目标函数以及约束条件确定城镇综合能源系统多能转换设备的出力功率调度与综合温控负荷的出力功率，从而通过合理的多能转换设备出力调度，平衡终端用户舒适度与高负荷的关系，避免了电网反弹效应的产生，提高了综合需求响应下运行备用持续时间。

2、为实现上述技术目的，本申请提供一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，用于根据综合温控负荷调整多能转换设备调度策略，包括如下步骤：s1：采集电网、天然气网、热网以及冷网的已知基础网络数据；s2：建立第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件；s3：根据第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件计算城镇综合能源系统总的电负荷peeh(t)、城镇综合能源系统总的热负荷pheh(t)以及城镇综合能源系统总的冷负荷pceh(t)；s4：建立第二层优化的目标函数以及第二层优化的约束条件；s5：根据第二层优化的目标函数以及第二层优化的约束条件计算得出各多能转换设备的出力功率最优解，并依据最优解输出多能转换设备出力最优策略。

3、可选的，第一层优化的目标函数为：其中，f1为终端用户的热舒适，t为综合需求响应的分钟数，v为终端用户的房间数量，θ1和θ2为终端用户的热舒适系数，tvin(t)为终端用户的房间温度，tvcomf为终端用户的最舒适温度。

4、可选的，第一层优化的约束条件为：其中，为房间的综合温控负荷的能量传输功率下限，pvrad(t)为房间的综合温控负荷的能量传输功率，为房间的综合温控负荷的能量传输功率上限。

5、可选的，s3包括：根据第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件计算房间的综合温控负荷的能量传输功率pvrad(t)以及房间的空调压缩机的运行状态根据综合温控负荷的能量传输功率pvrad(t)以及房间的空调压缩机的运行状态计算城镇综合能源系统总的电负荷peeh(t)、城镇综合能源系统总的热负荷pheh(t)以及城镇综合能源系统总的冷负荷pceh(t)。

6、可选的，城镇综合能源系统总的电负荷peeh(t)为：其中，pe(t)为综合需求响应期间终端用户的非空调负荷的电能使用量，v为终端用户的房间数量，pvac为终端用户的房间空调额定功率。

7、可选的，城镇综合能源系统总的热负荷pheh(t)为：其中，ph(t)为综合需求响应期间终端用户的非综合温控负荷的热能使用量，ms为综合温控负荷的运行模式，v为终端用户的房间数量。

8、可选的，城镇综合能源系统总的冷负荷pceh(t)为：其中，pc(t)为综合需求响应期间终端用户的非综合温控负荷的冷能使用量，ms为综合温控负荷的运行模式，v为终端用户的房间数量。

9、可选的，第二层优化的目标函数为：其中，f2为全年城镇综合能源系统的用能损耗，t为综合需求响应的分钟数，me为电损耗系数，pe(t)为城镇综合能源系统所需电量，mg为天然气损耗系数，pg(t)为城镇综合能源系统所需天然气。

10、可选的，第二层优化的约束条件包括等式约束以及不等式约束；其中，等式约束包括热电联产机组运行等式约束、电锅炉运行等式约束、气锅炉运行等式约束、吸收式制冷机运行等式约束以及城镇综合能源系统的供能与负荷平衡约束；不等式约束包括电网向终端负荷提供的电能不等式约束、热电联产机组运行不等式约束、电锅炉运行不等式约束、气锅炉运行不等式约束以及吸收式制冷机运行不等式约束。

11、可选的，城镇综合能源系统的供能与负荷平衡约束为：peeh(t)＝peen,el(t)+pechp,el(t)，pheh(t)＝phchp,hl(t)+pheb,hl(t)+phgb,hl(t)，pceh(t)＝pcab,cl(t)；其中，peeh(t)为城镇综合能源系统总的电负荷，peen,el(t)为电网向终端负荷提供的电能功率，pechp,el(t)为热电联产机组向终端负荷提供的电能功率，pheh(t)为城镇综合能源系统总的热负荷，phchp,hl(t)为热电联产机组向终端负荷提供的热能功率，pheb,hl(t)为电锅炉向终端负荷提供的热能功率，phgb,hl(t)为气锅炉向终端负荷提供的热能功率，pceh(t)为城镇综合能源系统总的冷负荷，pcab,cl(t)为吸收式制冷机向终端负荷提供的冷能功率。

12、本申请的有益效果：考虑综合温控负荷多能替代特性的城镇综合能源系统综合需求响应方法，确定城镇综合能源系统综合需求响应策略，降低需求响应对终端用户的热舒适度的影响，增加提供给电网运行备用的容量、持续时间，减小需求响应结束后电网用电负荷的反弹现象，提高了城镇综合能源系统的工作效率，实现了城镇综合能源系统整体最优。

技术特征：

1.一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，用于根据综合温控负荷调整多能转换设备调度策略，其特征在于：

2.如权利要求1所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：

3.如权利要求1所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：

4.如权利要求1所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：

5.如权利要求4所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：

6.如权利要求4所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：

7.如权利要求4所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：

8.如权利要求1所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：

9.如权利要求1所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：

10.如权利要求9所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：

技术总结
本申请公开了一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，包括如下步骤：S1：采集电网、天然气网、热网以及冷网的已知基础网络数据；S2：建立第一层优化的目标函数以及约束条件；S3：根据第一层优化的目标函数以及约束条件计算城镇综合能源系统的总的电负荷、热负荷以及冷负荷；S4：建立第二层优化的目标函数以及约束条件；S5：根据第二层优化的目标函数以及约束条件计算得出各多能转换设备的出力功率最优解，并依据最优解输出多能转换设备出力最优策略。本申请的有益效果：降低需求响应对终端用户的热舒适度的影响，增加提供给电网运行备用的容量、持续时间，提高了城镇综合能源系统的工作效率，实现了城镇综合能源系统整体最优调度。

技术研发人员：周晓鸣,朱雷鹤,潘杰锋,杨跃平,徐晓帅,杨平,顾伟,王国义,谢凌东,姚振,王汀
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司宁波供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13