一种港区多能源出力优化控制方法和系统与流程

本发明属于港区多能源，更具体地，涉及一种港区多能源出力优化控制方法和系统。

背景技术：

1、随着全球能源、环境问题的不断凸显，风能、太阳能等可再生能源得到了极大的关注与发展。同时含高比例新能源的新型电力系统与新能源发电技术在不断发展，我国的能源结构也逐渐从单一种类资源向多能源融合的阶段发展。目前我国需要利用好自然资源禀赋，因地制宜地发展风能、太阳能等可再生能源。大力发展微网/园区层级的多能源融合系统，搭配储能技术与电制氢技术，做好风、光、储、氢的协同发展。努力提高园区综合能源系统的自洽率，在未来提高新能源发电在电力系统中的占比。

2、传统的港区供电系统通常采用单一能源或少数几种能源组合的方式进行供电，容易导致能源浪费、能源瓶颈以及电力不稳定等问题。随着新能源技术的快速发展，多种能源融合应用成为了解决以上问题的有效途径。

3、专利cn117081041a公开一种港区多能源融合协调控制方法及系统，该系统将港区中存在的光伏、风电、储能、电制氢子系统、充电桩、柔性负荷等各类可调可控资源均纳入调控范围，在满足第一安全约束条件下，将采集的可调可控资源日前的相关数据输入至日前预测模型中，并设置第一目标函数，确定日前调度计划，日前调度计划包括：日前电价、微电源机组的出力计划、日前调度的响应量、电池的充放电计划、电制氢的工作计划，本系统采用智能协调控制模块基于各类可调控资源的特征和性能分析，从日前、日内、实时多个时间尺度进行协调优化控制，确保在电网安全可靠运行、能源稳定供应及可再生能源最大化利用的前提下，实现整个优化周期内的能源综合利用最大化。

4、然而，现有方法实现低碳发展大多都是以牺牲经济性为前提条件，如何为耗能大户港区系统提供碳排放量与经济性互惠互利的运行方法迫在眉睫。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种港区多能源出力优化控制方法和系统，旨在通过港区多源出力下的多目标优化运行，相较于传统运行方案，实现港区电力运行总经济性提升，碳排放量减少。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种港区多能源出力优化控制方法，其特征在于，包括：

3、获取港区可调可控资源的相关数据，所述可调可控资源包括：发电机组、储能设备、电氢转换设备和电网各支路；

4、在满足港区多源出力优化运行约束条件下，将获取到的港区可调可控资源的相关数据输入至优化控制模型中，求解得到各能源的出力；

5、所述优化控制模型包括：

6、以多个时段内的总碳排放量最小的第一目标函数，所述总碳排放量为各可调可控资源的有功出力和对应碳势乘积之和，

7、和以多个时段内的总经济效益最大的第二目标函数，所述总经济效益为各时段产生的经济效益和储能寿命因子乘积之和，所述储能寿命因子由储能设备充放电深度及循环次数共同决定。

8、优选地，所述第一目标函数f1具体如下：

9、

10、fe,t＝pe,t*ee,t

11、fh-e,t＝ph-e,t*eh-e,t

12、

13、

14、其中，pe,t、ee,t分别为在t时段来自储能设备的有功出力和储能放电碳势，t为控制周期的时段数；ph-e,t、eh-e,t分别为在t时段来自电氢转换设备的有功出力和mt设备放电碳势；pbs,、ebs,分别为在第t时段来自支路s的有功功率和主网碳势，n+为电网支路集合；pgi,t、egi,t分别为在t时段来自第i台发电机组的有功出力和机组碳势，k为发电机组的数量。

15、优选地，所述第二目标函数f2具体如下：

16、

17、csale,t＝psale,t·ct·δt

18、cpur,t＝ppur,t·ct·δt

19、其中，csale,t、cpur,t分别为在t时段出售和购买产生的经济效益，t为控制周期的时段数，ω为储能寿命因子，储能正常时为1，寿命结束时为0；psale,t、ppur,t分别为在t时段出售和购买的电量；ct为t时刻的峰谷电价，δt为时段长度。

20、优选地，所述寿命结束的判据为：累计寿命衰减后，储能的剩余寿命等于零，或者，多次寿命衰减率叠加后导致储能的剩余寿命低于零。

21、优选地，所述储能的剩余寿命通过以下方式确定：

22、(1)采用雨流计数法，提取储能设备的循环寿命和充放电深度；

23、(2)对提取到的数据进行多项式拟合，得到储能设备的循环寿命和充放电深度函数；

24、(3)计算储能的剩余寿命γ：

25、

26、

27、其中，n为循环衰减的次数，γ(k)为第k次循环衰减的衰减率，n为充放电次数，为第i充放电的充放电深度对应的循环次数。

28、优选地，所提港区多源出力优化运行模型约束条件包括：系统功率平衡约束、系统交换功率约束、储能充放电功率约束、储能容量约束、储能荷电状态约束、电氢转换设备功率约束、电氢转换设备容量约束和储氢罐运行约束。

29、优选地，所述电氢转换设备功率约束具体如下：

30、

31、其中，pp2g-tank,和pp2g-tank,分别为p2g设备的输出功率pp2g-tank上限和下限，pp2g-tank＝p2g*p2g，pp2g为p2g设备的输入功率；ηp2g为p2g设备的工作效率；pmt,和pmt,分别为mt设备的输出功率pmt上限和下限，pmt＝tank-mt*mt，ptank-mt为mt设备的输入功率；ηmt为mt设备的工作效率；

32、优选地，所述电氢转换设备容量约束具体如下：

33、

34、

35、其中，cp2g和cmt分别为p2g设备和mt设备的容量；etank,为储氢罐的存储容量；etank,和etank,分别为储氢罐储氢容量的下上限；ηp2g_dc/和ηmt_/dp分别为p2g设备和mt设备端口侧dc/dc的工作效率，δt为时段长度。

36、优选地，采用nsga-ii对优化控制模型进行优化求解，判断是否存在满足条件的pareto解集，若是，使用模糊隶属度函数来评价决策者对各非劣解的综合满意度，选取综合隶属度作为最优折中解，否则，继续优化求解。

37、为实现上述目的，第二方面，本发明提供了一种港区多能源出力优化控制系统，包括：处理器和存储器；所述存储器，用于存储计算机执行指令；所述处理器，用于执行所述计算机执行指令，使得第一方面所述的方法被执行。

38、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

39、本发明提供一种港区多能源出力优化控制方法和系统，从港区多能源低碳经济运行的角度出发，研究了港区多能源出力优化运行，给出港区多源出力优化运行约束条件，建立以碳排放量最低和考虑储能设备充放电深度及循环次数影响的系统经济效益最大的多目标函数，为港区实现碳排放与经济性双赢提供了解决方案。