一种园区级多能互补系统优化调度方法及装置

1.一种园区级多能互补系统优化调度方法，其特征是，包括以下过程：采集园区级多能互补系统中供能设备和储能设备的基本数据；采集园区内新能源设备和各类负荷的历史数据，预测未来新能源设备的出力计划曲线以及各类负荷的日变化曲线；基于采集的基本数据和预测的数据，结合系统中各设备的等效模型，以综合成本最低为优化目标且满足约束条件下，按照日前优化、日内优化、实时优化的顺序依次优化调度得到系统中可调度设备的多时间尺度优化调度结果；所述系统中各设备的等效模块，包括：热电联产机组等效模型：式中：F CHP (t)、P GT (t)和S HRSG (t)分别为t时刻热电联产机组的燃气消耗速率、输出电功率和输出热功率；V L 为燃气低位发热量；η GT 、ξ GT 和η REC 分别为燃气轮机的发电效率、散热损失系数以及余热回收效率；cop HRSG 为制热系数；T 1 、T 2 和T 0 分别为余热烟气进、出余热锅炉的温度以及环境温度；燃气锅炉等效模型：S GB (t)＝F GB (t)×V L ×η GB式中：F GB (t)、S GB (t)分别为t时刻燃气锅炉的燃气消耗速率和输出热功率；η GB 为燃气锅炉的热效率；水源热泵等效模型：H HP (t)＝cop HP ×P HP (t)式中：P HP (t)、H HP (t)分别为t时刻水源热泵消耗的电功率与制热功率；cop HP 为水源热泵的制热系数；汽-水换热设备等效模型：H SW (t)＝S SW (t)×η SW式中：S SW (t)、H SW (t)分别为t时刻汽-水换热设备的输入、输出热功率；η SW 为汽-水换热设备的换热系数；电、汽、热储能设备等效模型：蓄电池、高温储汽和低温蓄热三种储能设备均需要满足能量充放、储能容量约束条件，可用广义动态模型表示为：式中：C es,j (t)、C es,j (t-1)分别为第j种储能设备在t时刻与t-1时刻储能设备的储能容量；ξ es,j 为第j种储能设备的能量损失系数； 分别为第j种储能设备在t时刻的输入、输出功率； 分别为第j种储能设备在t时刻的充放能状态和充放能效率，Δt为单位调度时段；所述以综合成本最低为优化目标且满足约束条件，包括：系统的综合成本包括经济成本、运行成本和环境成本，其目标函数F为：F＝F 1 +F 2 +F 3式中：F 1 、F 2 、F 3 分别为系统的经济成本、运行成本和环境成本；经济成本包括燃气轮机和燃气锅炉消耗的燃气费用以及系统通过联络线从电网购买的电量费用，其计算模型如下：式中：F 1 为经济成本，c grid (t)、c gas 分别为t时刻的分时电价与天然气价格，P grid (t)为t时刻从外部电网购电功率，若符号为负则为售电功率，F CHP (t)、F GB (t)分别为t时刻燃气轮机和燃气锅炉的燃气消耗速率，Δt为单位调度时段；运行成本涉及设备运行过程中由于维护保养所造成的费用，其计算模型如下：式中：F 2 为运行成本，P(t)、S(t)、H(t)分别为t时刻总的供电功率、供汽功率和供热功率，c p 、c s 、c h 分别为单位供电功率、单位供汽功率和单位供热功率的维护成本，P PV (t)、P WT (t)、S PV (t)分别为步骤2产消预测分析中得到的光伏、风机以及光热锅炉的出力预测值， 为第j种储能设备的输入、输出功率单位维护成本，J表示储能设备总数；环境成本涉及设备运行过程中由于排放污染物所引发的治理费用，其计算模型如下：式中：F 3 为环境成本，H L 为天然气低位发热量，λ CHP,k 、p CHP,k 分别为热电联产机组第k种污染物的排放系数与排放代价，λ GB,k 、p GB,k 分别为燃气锅炉第k种污染物的排放系数与排放代价，K表示污染物种类，包括CO 2 ，NO x ，SO 2 ，CO；约束条件：功率平衡约束：式中： 分别为储电、储汽、储热设备的输出功率； 分别为储电、储汽、储热设备的输入功率；P load (t)、S load (t)、H load (t)分别为步骤2产消预测分析中得到的电力负荷、蒸汽负荷以及供暖负荷的预测值；设备出力约束：不同能源类型的供能设备均需满足出力约束以及出力变化约束；式中：P GT,min 、S HRSG,min 、S GB,min 、H HP,min 、H SW,min 分别为燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、水源热泵和汽-水换热设备允许的最小出力，P GT,max 、S HRSG,max 、S GB,max 、H HP,max 、H SW,max 分别为燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、水源热泵和汽-水换热设备允许的最大出力，ΔP GT (t)、ΔS HRSG (t)、ΔS GB (t)、ΔH HP (t)、ΔH SW (t)分别为燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、水源热泵和汽-水换热设备的实际出力变化速率，ΔP GT,max 、ΔS HRSG,max 、ΔS GB,max 、ΔH HP,max 、ΔH SW,max 分别为燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、水源热泵和汽-水换热设备允许的最大出力变化速率；储能装置约束：式中： 分别为第j种储能设备的状态变量， 时表示为充能状态， 时表示为放能状态；C es,j (0)、C es.j (T)分别为第j种储能设备初始时刻与终止时刻的设备容量。 2.根据权利要求1所述的一种园区级多能互补系统优化调度方法，其特征是，所述供能设备包括燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、光热锅炉、光伏、风机、水源热泵和汽-水换热器；所述储能设备包括蓄电池、高温储汽、低温储热；所述负荷包括供暖负荷、蒸汽负荷和电力负荷。 3.根据权利要求2所述的一种园区级多能互补系统优化调度方法，其特征是，所述供能设备和储能设备的基本数据包括：燃气轮机的输出电功率、发电效率和天然气消耗量，燃气锅炉、余热锅炉、水源热泵以及汽-水换热站的输出热功率、制热系数和热效率，储能设备中蓄电池、高温储汽以及低温储热的储能容量、能量损失系数、输入输出功率、充放能状态和充放能效率。 4.根据权利要求1所述的一种园区级多能互补系统优化调度方法，其特征是，所述采集园区内新能源设备和各类负荷的历史数据，预测未来新能源设备的出力计划曲线以及各类负荷曲线，包括：获取新能源设备和各类负荷预测所需的历史数据以及与待预测参数相关的影响因素信息；利用灰色关联度分析法确定待预测参数与各影响因素间的关系强弱，选取关联度较大的影响因素作为预测算法的输入；采用神经网络进行建模预测，得到新能源设备和各类负荷预测结果；根据参数实测值统计预测误差，根据预测误差对神级网络模型进行滚动修正；采用训练后的神经网络预测未来新能源设备的出力计划曲线以及各类负荷的日变化曲线。 5.根据权利要求1所述的一种园区级多能互补系统优化调度方法，其特征是，所述按照日前优化、日内优化、实时优化的顺序依次优化得到系统中可调度设备的多时间尺度优化调度结果，包括：(1)日前优化调度每日运行一次，优化生成次日24小时可调度设备的计划出力曲线；(2)日内优化调度计算周期为15分钟，在日前计划出力曲线的基础上对当日日内未来4小时的可调度设备出力计划进行修正，生成日内计划出力曲线，同时作为实时出力计划曲线的基准值；(3)实时优化调度计算周期为5分钟，在日内计划出力曲线的基础上进行修正，生成当日日内未来30分钟的可调度设备出力计划，并将实时计划出力曲线输出。 6.根据权利要求1所述的一种园区级多能互补系统优化调度方法，其特征是，还包括：将每次优化调度后得到的综合能效指标与预设的指标标准进行比对；当综合能效指标的偏离程度较大时，调整成本参数进行下一周期的优化调度；当通过调整成本参数始终难以达到指标标准时，则调整设备数量与设备容量。 7.根据权利要求6所述的一种园区级多能互补系统优化调度方法，其特征是，所述综合能效的计算公式为：式中：η为综合能源效率，W 1 、W 2 分别为系统购电量和系统输出电量，B x 、V L,x 分别为第x种燃料的系统消耗量与低位发热量，X表示燃料类型总数；Q y 表示第y种以热形式供应的负荷量，包括供汽量、供热量，Y表示负荷类型总数。 8.一种园区级多能互补系统优化调度装置，其特征是，包括：数据采集模块，用于采集园区级多能互补系统中供能设备和储能设备的基本数据；数据预测模块，用于采集园区内新能源设备和各类负荷的历史数据，预测未来新能源设备的出力计划曲线以及各类负荷的日变化曲线；优化调度模块，用于基于采集的基本数据和预测的数据，结合系统中各设备的等效模型，以综合成本最低为优化目标且满足约束条件下，按照日前优化、日内优化、实时优化的顺序依次优化调度得到系统中可调度设备的多时间尺度优化调度结果；所述系统中各设备的等效模块，包括：热电联产机组等效模型：式中：F CHP (t)、P GT (t)和S HRSG (t)分别为t时刻热电联产机组的燃气消耗速率、输出电功率和输出热功率；V L 为燃气低位发热量；η GT 、ξ GT 和η REC 分别为燃气轮机的发电效率、散热损失系数以及余热回收效率；cop HRSG 为制热系数；T 1 、T 2 和T 0 分别为余热烟气进、出余热锅炉的温度以及环境温度；燃气锅炉等效模型：S GB (t)＝F GB (t)×V L ×η GB式中：F GB (t)、S GB (t)分别为t时刻燃气锅炉的燃气消耗速率和输出热功率；η GB 为燃气锅炉的热效率；水源热泵等效模型：H HP (t)＝cop HP ×P HP (t)式中：P HP (t)、H HP (t)分别为t时刻水源热泵消耗的电功率与制热功率；cop HP 为水源热泵的制热系数；汽-水换热设备等效模型：H SW (t)＝S SW (t)×η SW式中：S SW (t)、H SW (t)分别为t时刻汽-水换热设备的输入、输出热功率；η SW 为汽-水换热设备的换热系数；电、汽、热储能设备等效模型：蓄电池、高温储汽和低温蓄热三种储能设备均需要满足能量充放、储能容量约束条件，可用广义动态模型表示为：式中：C es,j (t)、C es,j (t-1)分别为第j种储能设备在t时刻与t-1时刻储能设备的储能容量；ξ es,j 为第j种储能设备的能量损失系数； 分别为第j种储能设备在t时刻的输入、输出功率； 分别为第j种储能设备在t时刻的充放能状态和充放能效率，Δt为单位调度时段；所述以综合成本最低为优化目标且满足约束条件，包括：系统的综合成本包括经济成本、运行成本和环境成本，其目标函数F为：F＝F 1 +F 2 +F 3式中：F 1 、F 2 、F 3 分别为系统的经济成本、运行成本和环境成本；经济成本包括燃气轮机和燃气锅炉消耗的燃气费用以及系统通过联络线从电网购买的电量费用，其计算模型如下：式中：F 1 为经济成本，c grid (t)、c gas 分别为t时刻的分时电价与天然气价格，P grid (t)为t时刻从外部电网购电功率，若符号为负则为售电功率，F CHP (t)、F GB (t)分别为t时刻燃气轮机和燃气锅炉的燃气消耗速率，Δt为单位调度时段；运行成本涉及设备运行过程中由于维护保养所造成的费用，其计算模型如下：式中：F 2 为运行成本，P(t)、S(t)、H(t)分别为t时刻总的供电功率、供汽功率和供热功率，c p 、c s 、c h 分别为单位供电功率、单位供汽功率和单位供热功率的维护成本，P PV (t)、P WT (t)、S PV (t)分别为步骤2产消预测分析中得到的光伏、风机以及光热锅炉的出力预测值， 为第j种储能设备的输入、输出功率单位维护成本，J表示储能设备总数；环境成本涉及设备运行过程中由于排放污染物所引发的治理费用，其计算模型如下：式中：F 3 为环境成本，H L 为天然气低位发热量，λ CHP,k 、p CHP,k 分别为热电联产机组第k种污染物的排放系数与排放代价，λ GB,k 、p GB,k 分别为燃气锅炉第k种污染物的排放系数与排放代价，K表示污染物种类，包括CO 2 ，NO x ，SO 2 ，CO；约束条件：功率平衡约束：式中： 分别为储电、储汽、储热设备的输出功率； 分别为储电、储汽、储热设备的输入功率；P load (t)、S load (t)、H load (t)分别为步骤2产消预测分析中得到的电力负荷、蒸汽负荷以及供暖负荷的预测值；设备出力约束：不同能源类型的供能设备均需满足出力约束以及出力变化约束；式中：P GT,min 、S HRSG,min 、S GB,min 、H HP,min 、H SW,min 分别为燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、水源热泵和汽-水换热设备允许的最小出力，P GT,max 、S HRSG,max 、S GB,max 、H HP,max 、H SW,max 分别为燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、水源热泵和汽-水换热设备允许的最大出力，ΔP GT (t)、ΔS HRSG (t)、ΔS GB (t)、ΔH HP (t)、ΔH SW (t)分别为燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、水源热泵和汽-水换热设备的实际出力变化速率，ΔP GT,max 、ΔS HRSG,max 、ΔS GB,max 、ΔH HP,max 、ΔH SW,max 分别为燃气轮机、余热锅炉、燃气锅炉、水源热泵和汽-水换热设备允许的最大出力变化速率；储能装置约束：式中： 分别为第j种储能设备的状态变量， 时表示为充能状态， 时表示为放能状态；C es,j (0)、C es.j (T)分别为第j种储能设备初始时刻与终止时刻的设备容量。