一种基于边界变量可行域的电热综合能源系统分解协调优化运行方法及装置

1.一种基于边界变量可行域的电热综合能源系统分解协调优化运行方法，其特征在于，包括步骤：步骤1、获取热力系统模型参数，所述热力系统模型参数包括热电机组运行区间极点处的电出力、热出力、煤耗和煤耗线性化系数、水的比热容、一级热力管网的节点-管道连接关系、温度动态方程系数、传输延时、质量流量、最大和最小节点温度以及土壤温度、二级热力管网的最小等效热阻、最大和最小室内温度、建筑物围护结构的热容和热阻、室外环境温度预测曲线；步骤2、构建热力系统的运行约束方程及其抽象形式，所述热力系统的运行约束方程，表达式为：其中， 和 分别是热电机组i在时段t的电出力、热出力和煤耗； 是热电机组i在时段t的关于其运行区间的第k个极点的组合系数；P i k 、 和 分别是热电机组i的运行区间的第k个极点处的电出力、热出力和煤耗； 和 均是热电机组i的运行区间的第k个极点处的煤耗线性化系数； 是热电机组i的总煤耗；M是足够大的正数；c w 是水的比热容； 和 分别是由热电机组i供应的热力管网的总流量以及在时段t的供、回水温度； 和 分别是热力管道l在时段t的进、出口温度；φ l 和 分别是热力管道l的传输延时和质量流量； 和 均是管网l的温度动态方程系数；T soil 是土壤温度； 是节点q在时段t的混合后温度； 和 分别是节点q处的最大和最小温度；p j 是连接至热负荷j的管道编号； 是二级热力管网j的最小等效热阻； 是热用户j在时段t的热功率； 是热用户j在时段t的室内温度； 和 分别是最大和最小室内温度； 和 分别是建筑物围护结构j的热容和热阻；T t env 是时段t的室外环境温度预测值；Δt是调度时段的长度；根据所述热力系统的运行约束方程，所构建的其抽象形式的表达式如下：其中，Y i 是由热电机组i在所有时段的电出力以及热电机组i的总煤耗所组成的向量，即 X i 是由热电机组i所供应的热力系统中除热电机组i的电出力和总煤耗之外其他决策变量所构成的向量；A i 、B i 和b i 均是由热电机组i所供应的热力系统的运行约束方程的系数矩阵或系数向量；步骤3、采用单纯形近似法计算边界变量可行域，其包括：步骤3-1、定义由热电机组i所供应的热力系统的边界变量可行域为：步骤3-2、构造并采用商业求解器求解式(4)所示的优化问题，得到决策变量Y i 的最优解，记为Y 0 ，则Y 0 给出一个位于区域FRBV i 内的初始点；步骤3-3、从所述步骤3-2所述的初始点Y 0 出发，采用一维搜索法寻找位于FRBV i 边界上的N+1个仿射独立的边界点，所述边界点构成的集合记为Θ，其中，N为向量Y 0 的维数；步骤3-4、设置收敛阈值ε>0，迭代计数n＝1；步骤3-5、构建集合Θ内边界点的凸包，如式(5)所示，C (n) Y i ≤d (n) (5)其中，C (n) 是第n次迭代中凸包数学表达式的系数矩阵；d (n) 是第n次迭代中凸包数学表达式的系数向量；步骤3-6、寻找同所述步骤3-5的凸包的最大内切球相切、且最大内切圆半径最大的表面，记为表面s；构建并采用商业求解器求解式(6)所示的优化问题，决策变量Y s 和r s 的最优解分别是凸包的最大内切球的球心和半径，记为Y s (n) 和r s (n) ；构建并采用商业求解器求解式(7)所示的优化问题，决策变量Y c 和r c 的最优解分别是凸包的第j个表面的最大内切圆的圆心和半径其中， 和 分别是矩阵C (n) 的第j行和第k行； 和 分别是向量d (n) 的第j个元素和第k个元素；sinφ kj 是凸包的第k个表面和第j个表面的外法向之间的夹角正弦；步骤3-7、从所述步骤3-6的表面s的最大内切圆圆心出发，沿其外法向进行一维搜索，得到FRBV i 边界上的一个新的边界点，记为点p；步骤3-8、判断若n＞1并且 成立，则得到边界变量可行域FRBV i 如式(8)所示；否则，将所述步骤3-7的点p添加至集合Θ，令n取n+1，并重复步骤3-5至步骤3-8；FRBV i ＝{Y i |C (n) Y i ≤d (n) } (8)步骤4、获取电力系统模型参数，所述电力系统模型参数包括常规火电机组的煤耗特性函数、常规火电机组和热电机组的最大爬坡速率、常规火电机组的最大和最小技术出力、电力母线和电力传输线路的连接关系、电力母线到电力传输线路的有功功率转移分布因子、电力传输线路的最大有功传输容量、电负荷预测曲线、风电有功出力极限预测曲线；步骤5、构建并采用商业求解器求解电力系统优化运行问题，得到决策变量 的最优解并记为 所述电力系统优化运行问题表达式为：其中， 是常规火电机组f在时段t的有功出力； 是常规火电机组f的煤耗特性函数； 是风电场w在时段t的有功出力； 是电负荷e在时段t的预测值； 和 分别是常规火电机组f的最大、最小技术出力； 是风电场w在时段t的有功出力极限预测值； 和 分别是常规火电机组f的最大上爬坡、下爬坡速率； 和 分别是热电机组i的最大上爬坡、下爬坡速率；SF uv 是电力母线u到电力传输线路v的有功功率转移分布因子；F v 是电力传输线路v的最大有功传输容量；步骤6、根据所述步骤5的最优解 构建并采用商业求解器求解热力系统优化运行问题，所述热力系统优化运行问题的表达式为 2.根据权利要求1所述的一种基于边界变量可行域的电热综合能源系统分解协调优化运行方法，其特征在于：使用CPLEX求解器或GUROBI求解器中的一个或多个作为所述商业求解器进行求解。 3.根据权利要求1所述的一种基于边界变量可行域的电热综合能源系统分解协调优化运行方法，其特征在于：所述步骤3-4中的收敛阈值ε＝10 -3 。 4.根据权利要求1所述的一种基于边界变量可行域的电热综合能源系统分解协调优化运行方法，其特征在于：所述公式(1)中的M＝1000。 5.一种用于实现权利要求1-4任一项所述的一种基于边界变量可行域的电热综合能源系统分解协调优化运行方法的基于边界变量可行域的电热综合能源系统分解协调优化运行装置，其特征在于，该装置包括彼此连接的电力系统子模块和至少一个热力系统子模块；所述热力系统子模块包括热力系统模型参数获取模块、热力系统运行约束方程构建模块、边界变量可行域计算模块、热力系统优化运行问题构建及求解模块、热力系统数据发送及接收模块；所述电力系统子模块包括电力系统模型参数获取模块、电力系统优化运行问题构建及求解模块、电力系统数据发送及接收模块；所述热力系统模型参数获取模块配置成：从热力系统的运行管理部门获取热力系统模型参数并发送至所述热力系统运行约束方程构建模块以及所述热力系统优化运行问题构建及求解模块；所述热力系统运行约束方程构建模块配置成：构建热力系统的运行约束方程及其抽象形式，并发送至所述边界变量可行域计算模块；所述边界变量可行域计算模块配置成：采用单纯形近似法计算边界变量可行域，并将边界变量可行域的计算结果发送至所述热力系统数据发送及接收模块；所述电力系统模型参数获取模块配置成：从电力系统的运行管理部门获取电力系统模型参数，并发送至电力系统优化运行问题构建及求解模块；所述电力系统优化运行问题构建及求解模块配置成：构建并采用商业求解器求解电力系统优化运行问题，得到热电机组的电出力的最优解，并发送至电力系统数据发送及接收模块；所述热力系统数据发送及接收模块配置成：将所述边界变量可行域的计算结果发送至所述电力系统数据发送及接收模块；接受电力系统数据发送及接收模块所发送的热电机组的电出力的最优解，并发送至热力系统优化运行问题构建及求解模块；所述电力系统数据发送及接收模块配置成：将所述热电机组的电出力的最优解发送至所述热力系统数据发送及接收模块；接收所述热力系统数据发送及接收模块所发送的边界变量可行域的计算结果，并发送至所述电力系统优化运行问题构建及求解模块；所述热力系统优化运行问题构建及求解模块配置成：构建并采用商业求解器求解热力系统优化运行问题。 6.根据权利要求5所述的一种用于实现权利要求1-4任一项所述的一种基于边界变量可行域的电热综合能源系统分解协调优化运行方法的基于边界变量可行域的电热综合能源系统分解协调优化运行装置，其特征在于，所述热力系统模型参数包括热电机组运行区间极点处的电出力、热出力、煤耗和煤耗线性化系数、水的比热容、一级热力管网的节点-管道连接关系、温度动态方程系数、传输延时、质量流量、最大和最小节点温度以及土壤温度、二级热力管网的最小等效热阻、最大和最小室内温度、建筑物围护结构的热容和热阻、室外环境温度预测曲线。 7.根据权利要求5所述的一种用于实现权利要求1-4任一项所述的一种基于边界变量可行域的电热综合能源系统分解协调优化运行方法的基于边界变量可行域的电热综合能源系统分解协调优化运行装置，其特征在于，所述电力系统模型参数包括常规火电机组的煤耗特性函数、常规火电机组和热电机组的最大爬坡速率、常规火电机组的最大和最小技术出力、电力母线和电力传输线路的连接关系、电力母线到电力传输线路的有功功率转移分布因子、电力传输线路的最大有功传输容量、电负荷预测曲线、风电有功出力极限预测曲线。