一种计及储能精准引导的能源调度系统及方法与流程

本技术属于综合能源技术优化调度领域，具体涉及一种计及储能精准引导的能源调度系统及方法。

背景技术：

1、能源系统从以化石能源为基础向以可再生能源为基础的过渡是实现能源脱碳的关键。然而，由于风电和光伏出力具有很大的随机性、波动性和间歇性，大量风电和光伏的接入需要系统配备相应的储能设备，因此如何充分挖掘储能设备的经济效益是保障系统经济运行的关键一步。

2、现有技术中所建立的综合能源系统模型通过考虑需求侧电力、热力和天然气响应来降低系统运行成本，达到削峰填谷的作用，或是以负荷峰谷为目标函数，通过建立填谷、削峰及电量平衡调度模型优化储能系统。但上述的综合能源系统模型均未考虑需求侧响应，也没有借助储能的出力挖掘其经济性。此外，现有技术多从传统的分时电价角度解决问题，而忽略了电力市场发展带来的实时电价的可获取性。

技术实现思路

1、第一方面，本发明提供了一种计及储能精准引导的能源调度系统，能够收集多种能量并进行能量间的转换。

2、本技术的技术方案如下：

3、一种计及储能精准引导的能源调度系统，所述能源调度系统包括：

4、风电设备，将风能转化为电能；

5、光伏设备，将光能转化为电能；

6、天然气网；

7、配电网；

8、锅炉，包括燃气锅炉和电锅炉，所述燃气锅炉和所述电锅炉分别消耗天然气和电能为综合能源系统供电和供热；

9、制冷机，包括吸收式制冷机和电制冷机，所述吸收式制冷机和电制冷机分别消耗热能和电能为综合能源系统供冷；

10、储电设备，用于储存风电设备、光伏设备产生的电能；

11、电转气设备，用于将储电设备存储的电能转化为天然气；

12、储气设备，用于储存天然气网中的天然气，以及综合能源系统出现弃风弃光现象时，储存电转气设备转化的天然气；

13、燃气轮机，所述燃气轮机消耗天然气为综合能源系统供电和供热。

14、第二方面，本技术提供了一种根据权利要求1所述的能源调度系统的的调度方法，包括以下步骤：

15、s1）建立电价和储电设备之间的充放电模型：

16、；

17、；

18、式中，和均为第个时段储电设备充放电的决定系数，若或，则设备充电；否则储电设备放电；为第个时段的电价；为历史电价平均值；； α为常数量；

19、s2）计算储电设备理论最大充电量和最大放电量；

20、；

21、；

22、式中，和分别为储电设备的最大容量和自损系数；和分别为储电设备的充、放电系数；为第 i-1小时时储电设备的状态；

23、s3）计算风电设备和光伏设备第 i个时段的盈余量；

24、；

25、式中，和分别为风电设备和光伏设备第 i个时段的发电功率，为能源调度系统的消耗功率；当时，系统需要向上级电网购电以维持功率平衡；当时，系统存在弃风、弃光现象；

26、s4）计算储电设备的实际最大充电功率和实际最大放电功率

27、；

28、；

29、s5）基于步骤s4）中的实际最大充电功率和实际最大放电功率更新综合能源系统从电网中的购电量；

30、；

31、式中，为未考虑电价引导储电设备时第 i小时系统从电网的购电量；

32、当大于储电设备的实际最大充电功率时，储电设备不能完全将此功率吸收，超出的功率为是弃风与弃光量；

33、；

34、s6）根据步骤s1）~s5）更新储电设备的状态；

35、；

36、式中，为更新后的储电设备的状态；

37、s7）基于综合能源系统中各设备的运行成本、从电网的购电成本、从天然气网的购气成本、系统的环保成本以及弃风弃光惩罚以运行总成本最少建立目标函数 f；

38、；

39、式中，；

40、；

41、；

42、；

43、其中， t为总时段数；、、、、分别为燃气轮机、电制冷机、吸收式制冷机、风电设备、光伏设备的运行成本；、、分别为第 i个时段的电价、购电量和购气量；和为天然气价格和弃风、弃光的惩罚； ρ和 σ分别为排放co2的单位成本和单位体积下co2的排放系数。

44、进一步地，在步骤s1）中，电价采用实时电价，实时电价的定价方法为：

45、s11）根据当前时刻或当前时段的负荷 l( i)以及负荷预测平均值 ave( l)确定负荷率 n( i)；

46、s12）根据负荷率 n( i)的所属区间并通过相应区间的表达式计算当前时刻或当前时段的电价 e( i)；

47、s13）计算当前时刻与前一时刻或当前时段与前一时段的电价波动差值，判断电价波动差值的绝对值是否大于0.3元，

48、若是且电价波动差值为正值，则：

49、 e( i)= e( i-1)+0.3；

50、若是且电价波动差值为负值，则：

51、 e( i)= e( i-1)-0.3， e( i-1)为前一时刻或前一时段的电价；

52、若否，则保留电价 e( i)；

53、s14）判断步骤s13）中的电价 e( i)是否在电价的上下限内，若是，则以电价 e( i)为最终电价，若否以电价 e( i)所超出的上限或所低于的下限为最终电价。

54、进一步地，在步骤s2）中，储电设备应满足soc约束；

55、；

56、；

57、式中，为第小时储电设备的荷电状态，和分别为soc约束的上下限值。

58、进一步地，步骤s7）中的目标函数 f的约束条件为包括电力平衡、热平衡、冷平衡、气平衡。

59、进一步地，所述电力平衡为：

60、；

61、式中：、、、分别为电网购电量、风电设备发电量、光伏设备发电量以及燃气轮机产生的电能；

62、其中，电网购电量、风电设备发电量、光伏设备发电量的约束为：

63、；

64、式中，为储电设备的放电量，储电设备充电时，为负数，放电时，为正数；、、、分别为电负荷、电制冷机耗电量、电锅炉耗电量和电转气设备的耗电量；

65、其中，燃气轮机产生的电能如下式：

66、；

67、式中，为燃气轮机产生的电能； μ为天然气热值；为燃气轮机的发电效率；

68、其中，燃气轮机的出力约束和爬坡约束分别为：

69、；

70、；

71、式中，和分别为燃气轮机的额定功率和一个时段内的爬坡率。

72、进一步地，所述热平衡为：

73、；

74、式中，和分别为热负荷和吸收式制冷机的耗热量；、、分别为燃气轮机、燃气锅炉和电锅炉的产热量；

75、其中，；

76、；

77、；

78、式中：、、分别为燃气轮机、燃气锅炉和电锅炉的制热效率。

79、进一步地，所述冷平衡为：

80、；

81、式中：为冷负荷；和分别为吸收式制冷机和电制冷机产生的冷能；

82、其中，；

83、；

84、式中：和分别为吸收式制冷机和电制冷机的制冷效率。

85、进一步地，所述气平衡为：

86、；

87、式中：、、分别为燃气轮机、燃气锅炉的耗气量和天然气负荷；为储气设备的储气量：

88、其中，；

89、；

90、；

91、式中：为电转气设备的能源转换效率；向天然气网络的购气量约束为：

92、。

93、由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果如下：

94、1.本技术中的调度系统及方法充分考虑了需求侧响应，通过优化储能的出力以达到预期目标，充分挖掘了储能的经济性。

95、2.本技术所提出的实时定价方法能够根据电能需求进行实时反馈，能切实反映需求侧响应。本技术所采用的实时电价能够引导储能从而有效规划储能设备的充放电行为，所建立的模型根据数据得到最优经济运行策略，使储能设备通过电价差值储售电能从而达到最优运行效益，提高系统的运行经济性。