一种考虑冷热电多能流的多时间尺度协调控制方法及系统与流程

本发明涉及混合储能系统控制，尤其涉及一种考虑冷热电多能流的多时间尺度协调控制方法及系统。

背景技术：

1、可再生能源的开发和应用对于减少碳排放和缓解气候变化至关重要。然而，可再生能源系统的高投资成本往往无法实现预期的经济效益。因此，可再生能源与传统能源技术的结合是一条有效的技术路线，可以提供高效的能源利用效率和低碳排放，以满足日益增长的能源需求，也可以为用户方提供价格合理的能源产品。

2、将混合储能系统参与到包括冷热电三联供(cchp)系统和可再生能源(res)在内的综合能源系统(ies)是一种可行且有效的方法。综合能源系统由若干组件共同组成，各组件之间通过物理连接紧密耦合，并且运行过程中具有多种运行模式，是一个复杂的系统。考虑到热能和电能的不同时间响应特性，在一定的运行条件下，电力系统可能很快达到稳定状态，而热力系统仍处于寻求稳定的过程中。因此，电力系统和热力系统在不同的时间尺度上运行。另一方面，可再生能源的波动性和随机性导致微电网系统(mg)的调节压力增加，系统的运行风险增加，系统运行的经济效益降低。考虑到这些障碍，如何优化综合能源系统的运行是一项具有挑战性的任务。

技术实现思路

1、本发明提供了一种考虑冷热电多能流的多时间尺度协调控制方法及系统，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有微电网系统使用可再生能源存在的波动性和随机性导致微电网系统运行风险增加的问题。

2、为解决上述问题，本发明技术方案之一是通过以下方式来实现的：一种考虑冷热电多能流的多时间尺度协调控制方法，包括以下步骤：

3、s10，建立日前滚动优化控制模型，导入日前可再生能源和负荷预测结果，得到日前优化调度结果；

4、s20，建立日内滚动调整模型，平衡综合能源系统的各组件数据；其中各组件数据包括可再生能源的随机波动以及日内热负荷、冷负荷和电力负荷的随机性变化量；

5、s30，建立实时协调控制模型，基于日内滚动调整模型对蓄电池的调度结果对混合储能系统功率分配进行调节再分配。

6、上述建立日前滚动优化控制模型，导入日前可再生能源和负荷预测结果，得到日前优化调度结果，包括：

7、s11，输入日前预测数据；其中，日前预测数据包括风机、光伏、电热气负荷、电价和天然气价格数据；

8、s12，从t1＝0开始，运行优化目标；

9、s13，给出调度计划；

10、s14，以1小时为时间间隔，即t1＝t1+1小时；

11、s15，判断t1是否等于24小时；

12、s16，响应于否，则重复运行优化目标。

13、上述运行优化目标，包括：一次能源消耗pec、碳排放量cde和运行费用cost；

14、a、一次能源消耗pec

15、在fel模式与ftl模式下的pec计算分别如下：

16、

17、

18、式中，pf和pe分别为天然气和电能的一次能源转换系数；和分别为t时刻在fel和ftl模式下的一次能源消耗；和分别为t时刻在fel和ftl模式下的燃料能量消耗；为t时刻电网提供的电能；

19、b、碳排放量cde

20、计算方式如下：

21、

22、

23、式中，μf和μe分别为天然气和电能的碳排放系数，和分别为t时刻在fel和ftl模式下的碳排放量cde；

24、c、运行费用cost

25、计算方式如下：

26、

27、

28、式中，cf天然气单位价格，ce从电网购电的单位价格，cc碳税单价，和分别为t时刻在fel和ftl模式下的运行费用。

29、上述运行优化目标，还包括引入对比系统热电分离生产系统sp作为综合评级指标ipc，具体为：

30、热电分离生产系统sp的一次能源消耗量pec通过下式计算：

31、

32、式中，为t时刻热电分离生产系统的一次能源消耗，为电网提供给热电分离生产系统的电能，为燃气燃烧所消耗的燃料；

33、热电分离生产系统sp的碳排放量cde计算如下：

34、

35、式中，为t时刻热电分离生产系统产生的碳排放量；

36、热电分离生产系统sp的运行花费cost计算如下：

37、

38、式中，为t时刻热电分离生产系统的运行花费；

39、综合评价指标ipc计算如下：

40、

41、式中，为t时刻综合能源系统的综合评价指标，ω1、ω2和ω3分别为一次能源消耗、碳排放量和运行费用的权重系数；

42、日前滚动优化控制模型的优化方程如下：

43、

44、上述建立日内滚动调整模型，平衡综合能源系统的各组件数据，包括：

45、s21，判断t1是否等于24小时，响应于是；

46、s22，从t2＝0时刻开始，以5分钟为时间间隔，即t2＝t2+5分钟，进行日内各组件数据的实时更新；其中，日内各组件数据包括风机、光伏和电热气负荷数据；

47、s23，运行优化目标；

48、s24，在日前优化调度基础上调节所有设备的出力功率。

49、上述建立实时协调控制模型，基于日内滚动调整模型对蓄电池的调度结果对混合储能系统功率分配进行调节再分配，包括：

50、s31，从t3＝0时刻开始，以5秒钟为时间间隔，即t3＝t3+5秒钟，进行日内各组件数据的实时更新；

51、s32，运行优化目标；

52、s33，在日内滚定调整模型中根据蓄电池调度结果基础对混合储能系统功率表分配进行调节再分配；

53、s34，判断t3是否等于5分钟；

54、s35，响应于否，则重复以5秒钟为时间间隔，进行日内各组件数据的实时更新。

55、上述判断t3是否等于5分钟，响应于是，则判断t2是否等于24小时；

56、响应于否，则t2以5分钟为时间间隔，进行日内各组件数据的实时更新；

57、响应于是，则结束。

58、为解决上述问题，本发明技术方案之二是通过以下方式来实现的：一种考虑冷热电多能流的多时间尺度协调控制系统，包括一种考虑冷热电多能流的多时间尺度协调控制方法和综合能源系统；

59、所述综合能源系统包括冷热电三联供模块、混合储能系统、光伏发电系统和风力发电系统；所述冷热电三联供模块分别与混合储能系统、光伏发电系统和风力发电系统连接；

60、所述冷热电三联供模块包括微型燃气轮机、余热回收装置、吸收式制冷机、热交换器和蓄热罐；余热回收装置分别与微型燃气轮机、吸收式制冷机、热交换器和蓄热罐连接；

61、所述微型燃气轮机用于供电，同时产生热能；

62、所述余热回收装置用于对所述热能进行余热回收处理后直接进行供热，或将经过所述余热回收装置处理后的热能传输至所述吸收式制冷机中；

63、所述吸收式制冷机用于通过吸收经过所述余热回收装置处理后的热能进行制冷；

64、所述热交换器用于吸收所述微型燃气轮机在发电时产生的余热；

65、所述蓄热罐用于充放热能；

66、所述混合储能系统包括锂离子电池和超级电容器；所述锂离子电池用于长时间尺度常规能量变化；所述超级电容用于短期随机波动分量。

67、为解决上述问题，本发明技术方案之三是通过以下方式来实现的：一种存储介质，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行一种考虑冷热电多能流的多时间尺度协调控制方法。

68、为解决上述问题，本发明技术方案之四是通过以下方式来实现的：一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现一种考虑冷热电多能流的多时间尺度协调控制方法。

69、本发明基于热力流和电力流时间响应特性不同，即混合储能系统中的能量型储能与功率型储能时间响应特性不同，通过设置日前滚动优化控制模型、日内滚动调整模型和实时协调控制模型三个阶段来调节热力流和电力流在不同时间尺度上运行，由此将混合储能系统与综合能源系统多时间尺度优化，以平滑可再生能源的功率波动；同时，本发明针对日前阶段的预测存在的误差，通过日内滚动调整模型，可以有效纠正预测误差，提升系统运行精确性和效率。