一种综合服务站实时校正方法和系统与流程

1.本发明属于综合能源系统的运行控制技术领域，特别涉及一种综合服务站实时校正方法和系统。


背景技术：

2.能源互联网环境下，综合服务站同时面临电网侧及资源侧的多重不确定性，由于多能流分布式资源主要分布于用户侧，故其响应具有较强的不确定性，且新能源发电等分布式资源也具有较强的随机性及波动性，为综合服务站的聚合、调控带来极大挑战。除此之外，对于资源集群来说，电网调度需求是资源集群面对的不确定性，电网侧为避免“二次调度”，要求综合服务站上报的聚合模型应严格可行。
3.目前在日前采用基于鲁棒优化的聚合算法计算综合服务站的鲁棒聚合模型，但该模型具有极大的保守性，不能完全发挥资源灵活性。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明一种综合服务站实时校正方法和系统，综合服务站通过调节可以快速响应的综合服务站直控资源对日内调度误差进行修正，可满足多能流安全需求差异性和综合供能可靠性下，实时调度计划和日内调度计划的偏差最小。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种综合服务站实时校正方法，包括以下步骤：
7.获取综合服务站在第一预设时间段的能源预测信息、供能设备最新的日内滚动调度计划和用户自趋优计划；所述能源预测信息包括电负荷预测值、热负荷预测值和光伏预测值；所述用户自趋优计划信息包括第二预设时间段内的用户关口电功率计划和第二预设时间段内的热功率计划；
8.以实时调度计划和日内滚动调度计划的偏差最小为目标，根据所述能源预测信息和用户自趋优计划信息执行实时校正调度；
9.输出校正调度结果；所述校正调度结果包括综合服务站直控储能计划、能源站chp供能计划和能源站燃气锅炉供能计划。
10.进一步的，所述以实时调度计划和日内滚动调度计划的偏差最小为目标，根据所述能源预测信息和用户自趋优计划信息执行实时校正调度的过程为：以能源预测信息和用户自趋优计划信息作为输入，设置目标函数，在相应约束条件下采用线性化灵敏度执行实时校正调度。
11.进一步的，所述执行实时校正调度包括利用实时校正模型目标函数执行实时校正调度；所述目标函数模型为：
[0012][0013]
其中，||||2表示2范数，t为时间间隔；t0表示当前时刻在一天288点(即每隔5分钟设置一点)中对应的序号；
[0014]
表示综合服务站联络线功率上限和综合服务站总外购电功率之间的偏差；λ是偏差系数；是综合服务站联络线功率上限；是综合服务站总外购电功率，上级电网下发；
[0015]
表示综合服务站实时计划电功率和日内滚动计划电功率的总偏差；为chp机组和电储能i在t时刻的实时计划电功率，为chp机组和电储能i在t时刻的日内滚动计划电功率；
[0016]
表示综合服务站实时计划热功率和日内计划热功率的总偏差；k表示综合服务站热功率总偏差量和电功率总偏差量之间的加权系数；为chp机组i在t时刻的实时调度计划热功率，为chp机组i在t时刻的日内滚动计划热功率；为燃气锅炉机组在t时刻向外电网的实时计划购电功率，为燃气锅炉机组在t时刻向外电网的日内计划购电功率。
[0017]
进一步的，所述线性化灵敏度执行实时校正调度的模型为：
[0018][0019]
s.t.δy＝hhδh h
x
δx；
[0020]
其中，δy表示被控变量变化量，即综合服务站总购电量；δx表示控制变量调整量，即chp、燃气锅炉出力，储能功率三者的组合；δh表示预测变量偏差；hh为基于预测变量计算出的第一线性化灵敏度矩阵；h
x
为基于控制变量计算出的第二线性化灵敏度矩阵。
[0021]
进一步的，所述约束条件包括：电功率平衡约束、热功率平衡约束、chp运行模型约束、燃气锅炉运行模型约束、电储能运行约束、综合服务站关口电功率上下限约束和综合服务站总外购电功率偏差约束；
[0022]
所述电功率平衡约束为：
[0023]
[0024]
其中，为电储能充电功率，为电储能放电功率；
[0025]
所述热功率平衡约束为：
[0026][0027]
其中，为热功率；
[0028]
所述chp运行模型约束为：
[0029][0030][0031][0032]
其中为chp i可行域的第k个顶点；为第k个凸组合系数；ni为chp i可行域的顶点个数；
[0033]
所述燃气锅炉运行模型约束为：
[0034][0035]
hb_qi为燃气锅炉的出力下限约束值；为燃气锅炉的出力上限约束值；
[0036]
电储能运行约束包括功率平衡约束、储能容量上下限约束和充放功率上限约束；
[0037]
功率平衡约束：
[0038][0039][0040]
其中ηe为电储能的自然耗散率，η
in
为电储能的充电效率；η
out
为电储能放电效率，e为电储能的储能容量。
[0041]
为第i个电储能在调度时段t的储能容量；
[0042]
为第i个电储能在调度时段t-1的储能容量；
[0043]
储能容量上下限约束为：
[0044][0045]
充放功率上限约束为：
[0046][0047][0048]
所述综合服务站关口电功率上下限约束；
[0049][0050]
其中，为外电网向综合服务站在调度时段t的供电功率；
[0051]
所述综合服务站总外购电功率偏差约束为：
[0052][0053]
为综合服务站总外购电功率偏差约束值。
[0054]
进一步的，所述chp运行模型约束中同时考虑chp的爬坡约束，所述chp的爬坡约束为：
[0055][0056][0057]
为chp的向下电功率爬坡速率；为chp的向上电功率爬坡速率；-δchp_qi为chp的向下热功率爬坡速率；为chp的向上热功率爬坡速率；δt为调度时间间隔。
[0058]
进一步的，所述燃气锅炉运行模型约束同时考虑了燃气锅炉的爬坡约束为：
[0059][0060]
其中，-δhb_qi为燃气锅炉的向下热功率爬坡速率；为燃气锅炉的向上热功率爬坡速率。
[0061]
本发明还提出了一种综合服务站实时校正系统，包括获取模块、校正模块和输出模块；
[0062]
所述获取模块用于获取综合服务站在第一预设时间段的能源预测信息、供能设备最新的日内滚动调度计划和用户自趋优计划；所述能源预测信息包括电负荷预测值、热负荷预测值和光伏预测值；所述用户自趋优计划信息包括第二预设时间段内的用户关口电功率计划和第二预设时间段内的热功率计划；
[0063]
所述校正模块用于以实时调度计划和日内滚动调度计划的偏差最小为目标，根据所述能源预测信息和用户自趋优计划信息执行实时校正调度；
[0064]
所述输出模块用于输出校正调度结果；所述校正调度结果包括综合服务站直控储能计划、能源站chp供能计划和能源站燃气锅炉供能计划。
[0065]
进一步的，所述校正模块实现的过程为：以能源预测信息和用户自趋优计划信息作为输入，设置目标函数，在相应约束条件下采用线性化灵敏度执行实时校正调度。
[0066]
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
[0067]
本发明提出了一种综合服务站实时校正方法和系统。该方法包括获取综合服务站在第一预设时间段的能源预测信息、供能设备最新的日内滚动调度计划和用户自趋优计划；所述能源预测信息包括电负荷预测值、热负荷预测值和光伏预测值；所述用户自趋优计划信息包括第二预设时间段内的用户关口电功率计划和第二预设时间段内的热功率计划；以实时调度计划和日内滚动调度计划的偏差最小为目标，根据所述能源预测信息和用户自
趋优计划信息执行实时校正调度；输出校正调度结果；校正调度结果包括综合服务站直控储能计划、能源站chp供能计划和能源站燃气锅炉供能计划。基于一种综合服务站实时校正方法，该提出了一种综合服务站实时校正系统。本发明实时调度的目标为：满足多能流安全需求差异性和综合供能可靠性下，实时调度计划和日内调度计划的偏差最小；采用的预测数据相比日内调度时间尺度更细，预测精度更高。在实时校正调度中，综合服务站通过调节可以快速响应的综合服务站直控资源对日内调度误差进行修正。
附图说明
[0068]
如图1为本发明实施例1一种综合服务站实时校正方法流程图；
[0069]
如图2为本发明实施例1中光伏预测功率趋势图；
[0070]
如图3为本发明实施例1中综合服务站总外购电功率趋势图；
[0071]
如图4为本发明实施例1中电储能充放电功率趋势图；
[0072]
如图5为本发明实施例2一种综合服务站实时校正系统示意图。
具体实施方式
[0073]
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
[0074]
实施例1
[0075]
本发明实施例1提出了一种综合服务站实时校正方法，在实时校正调度中，综合服务站通过调节可以快速响应的综合服务站直控资源对日内调度误差进行修正，可满足多能流安全需求差异性和综合供能可靠性下，实时调度计划和日内调度计划的偏差最小。
[0076]
如图1给出了本发明实施例1一种综合服务站实时校正方法流程图；
[0077]
在步骤s100中，获取综合服务站在第一预设时间段的能源预测信息、供能设备最新的日内滚动调度计划和用户自趋优计划；
[0078]
能源预测信息包括从当前时刻到15分钟后的电负荷预测值、热负荷预测值，以及光伏预测值。本发明中的时刻可以根据需要进行设置。
[0079]
用户自趋优计划信息包括第二预设时间段内的用户关口电功率计划和第二预设时间段内的热功率计划。
[0080]
在步骤s200中，以实时调度计划和日内滚动调度计划的偏差最小为目标，根据能源预测信息和用户自趋优计划信息执行实时校正调度。
[0081]
该步骤中，实时校正调度模型包括输入、输出、决策变量、目标函数、约束条件及采用线性化灵敏度的实时校正模型。
[0082]
在实时校正模型中，所有变量的上标t均以5分钟作为时间间隔，即t和t 1点间隔5分钟。t0表示当前时刻在一天288点(即每隔5分钟设置一点)中对应的序号。
[0083]
所述目标函数模型为：
[0084][0085]
其中，||||2表示2范数，t为时间间隔；t0表示当前时刻在一天288点(即每隔5分钟设置一点)中对应的序号；
[0086]
其中公式中，
[0087]
表示综合服务站联络线功率上限和综合服务站总外购电功率之间的偏差；λ是偏差系数；λ＞＞k，λ＞＞1表示第一部分目标的优先级远远高于其余两部分；是综合服务站联络线功率上限；是综合服务站总外购电功率，上级电网下发；
[0088]
其中公式中，
[0089]
表示综合服务站实时计划电功率和日内滚动计划电功率的总偏差；为chp机组和电储能i在t时刻的实时计划电功率，为chp机组和电储能i在t时刻的日内滚动计划电功率；
[0090]
其中公式中其中公式中
[0091]
表示综合服务站实时计划热功率和日内计划热功率的总偏差；k表示综合服务站热功率总偏差量和电功率总偏差量之间的加权系数；为chp机组i在t时刻的实时调度计划热功率，为chp机组i在t时刻的日内滚动计划热功率；为燃气锅炉机组在t时刻向外电网的实时计划购电功率，为燃气锅炉机组在t时刻向外电网的日内计划购电功率。
[0092]
实时校正调度以5分钟作为时间间隔，而日内滚动调度以15分钟作为时间间隔，实时校正的时间尺度更细，因此在实时调度中需要把15分钟尺度的日内滚动调度计划映射到5分钟尺度的实时调度中。
[0093]
约束条件包括：电功率平衡约束、热功率平衡约束、chp运行模型约束、燃气锅炉运行模型约束、电储能运行约束、综合服务站关口电功率上下限约束和综合服务站总外购电功率偏差约束；
[0094]
电功率平衡约束为：
[0095][0096]
其中，为电储能充电功率，为电储能放电功率；
[0097]
热功率平衡约束为：
[0098][0099]
其中，为热功率；
[0100]
chp运行模型约束为：
[0101][0102][0103][0104]
其中为chp i可行域的第k个顶点；为第k个凸组合系数；ni为chp i可行域的顶点个数；对于背压式机组一般为2，对于抽凝式机组一般为4(本技术中只有背压式机组)。
[0105]
燃气锅炉运行模型约束为：
[0106][0107]
hb_qi为燃气锅炉的出力下限约束值；为燃气锅炉的出力上限约束值；
[0108]
电储能运行约束包括功率平衡约束、储能容量上下限约束和充放功率上限约束；
[0109]
功率平衡约束：
[0110][0111][0112]
其中ηe为电储能的自然耗散率，η
in
为电储能的充电效率；η
out
为电储能放电效率，e为电储能的储能容量。
[0113]
为第i个电储能在调度时段t的储能容量；
[0114]
为第i个电储能在调度时段t-1的储能容量；
[0115]
储能容量上下限约束为：
[0116][0117]
充放功率上限约束为：
[0118][0119][0120]
综合服务站关口电功率上下限约束；
[0121][0122]
其中，为外电网向综合服务站在调度时段t的供电功率；
[0123]
综合服务站总外购电功率偏差约束为：
[0124][0125]
为综合服务站总外购电功率偏差约束值。
[0126]
chp运行模型约束中同时考虑chp的爬坡约束，chp的爬坡约束为：
[0127][0128][0129]-δchp_pi为chp的向下电功率爬坡速率；为chp的向上电功率爬坡速率；-δchp_qi为chp的向下热功率爬坡速率；为chp的向上热功率爬坡速率；δt为调度时间间隔，对于日内滚动调度，为15分钟。
[0130]
燃气锅炉运行模型约束同时考虑了燃气锅炉的爬坡约束为：
[0131][0132]
其中，-δhb_qi为燃气锅炉的向下热功率爬坡速率；为燃气锅炉的向上热功率爬坡速率。
[0133]
本技术中，线性化灵敏度执行实时校正调度的模型为：
[0134][0135]
s.t.δy＝hhδh h
x
δx；
[0136]
其中，δy表示被控变量变化量，即综合服务站总购电量；δx表示控制变量调整量，即chp、燃气锅炉出力，储能功率三者的组合；δh表示预测变量偏差；hh为基于预测变量计算出的第一线性化灵敏度矩阵；h
x
为基于控制变量计算出的第二线性化灵敏度矩阵。
[0137]
假设实时光伏预测和日内预测存在偏差，实时校正调度在满足系统运行约束的情况下，通过调整快速响应设备(电储能)的调度计划对预测误差进行修正。如图2为本发明实施例1中光伏预测功率趋势图，即考虑8h时刻的实时校正调度，未来15分钟3点的光伏预测功率
[0138]
如图3为本发明实施例1中综合服务站总外购电功率趋势图；如果没有实时校正环节，仅通过调节外购电功率来平衡综合服务站内电负荷，则会导致综合服务站总外购电功率无法跟随日内调度计划。
[0139]
应用实时校正调度，通过调节综合服务站内直控设备，使得综合服务站总外购电功率依旧完全跟随上级日内调度计划。
[0140]
如图4为本发明实施例1中电储能充放电功率趋势图；具体调节手段如下，通过改变综合服务站内电储能的充放电功率，实现了对功率预测误差的快速响应
[0141]
在步骤s300中，输出校正调度结果；所述校正调度结果包括综合服务站直控储能计划、能源站chp供能计划和能源站燃气锅炉供能计划。
[0142]
本发明实施例1实时调度的目标为：满足多能流安全需求差异性和综合供能可靠性下，实时调度计划和日内调度计划的偏差最小；采用的预测数据相比日内调度时间尺度更细，预测精度更高。在实时校正调度中，综合服务站通过调节可以快速响应的综合服务站直控资源对日内调度误差进行修正。
[0143]
实施例2
[0144]
基于本发明实施例1提出的一种综合服务站实时校正方法，本发明实施例2还提出了一种综合服务站实时校正系统，该系统包括获取模块、校正模块和输出模块；
[0145]
获取模块用于获取综合服务站在第一预设时间段的能源预测信息、供能设备最新的日内滚动调度计划和用户自趋优计划；能源预测信息包括电负荷预测值、热负荷预测值和光伏预测值；所述用户自趋优计划信息包括第二预设时间段内的用户关口电功率计划和第二预设时间段内的热功率计划；
[0146]
校正模块用于以实时调度计划和日内滚动调度计划的偏差最小为目标，根据所述能源预测信息和用户自趋优计划信息执行实时校正调度；
[0147]
输出模块用于输出校正调度结果；所述校正调度结果包括综合服务站直控储能计划、能源站chp供能计划和能源站燃气锅炉供能计划。
[0148]
校正模块实现的过程为：以能源预测信息和用户自趋优计划信息作为输入，设置目标函数，在相应约束条件下采用线性化灵敏度执行实时校正调度。
[0149]
本发明实施例2实时调度的目标为：满足多能流安全需求差异性和综合供能可靠性下，实时调度计划和日内调度计划的偏差最小；采用的预测数据相比日内调度时间尺度更细，预测精度更高。在实时校正调度中，综合服务站通过调节可以快速响应的综合服务站直控资源对日内调度误差进行修正。
[0150]
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。