考虑热惯性和风电不确定性的综合能源系统鲁棒优化调度

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“双碳”目标的提出为我国能源转型和可再生能源发展注入了新的活力,可再生能源装机比例稳步提升,由此引入的不确定性给系统优化调度带来巨大挑战。综合能源系统以其能够实现多类型能源耦合转化的优势而被广泛应用于含可再生能源的能源系统建设中。在电热联合优化中,源网荷等环节的多重热惯性会造成热能输运动态特性的改变,通过充分挖掘热惯性带来的可调度潜力,可以促进风电消纳,提高系统在不确定条件下的运行经济性和灵活性。考虑到热惯性受室外温度影响,为保障用户的用热舒适度及系统的安全稳定运行,需要在优化调度模型中考虑室外温度不确定性。因此本文针对不确定条件下热惯性参与风电消纳的电热协调优化调度问题展开研究,具体的研究内容如下:(1)搭建了电热综合能源系统供能框架,提出了以温度为统一标准的热惯性模型。首先分别对电力系统、热力系统及电热耦合部分的关键设备进行建模,为后续考虑热惯性的优化调度模型构建奠定基础;接着充分挖掘热力系统中的可调度潜力,对系统中源网荷侧的不同动态特性进行分析,分别建立了不同环节的热惯性模型。在此基础上分析了热惯性影响下的热能输运动态特性,构建了考虑多重热惯性的热能输运模型。(2)提出了热惯性参与风电消纳的鲁棒优化调度方法。首先在热惯性模型构建基础上,考虑风电出力不确定性,引入时间和空间不确定度参数来刻画风电出力多维不确定性。接着以系统总成本最优为目标函数,计及热惯性条件约束和电热联合系统运行约束,构建了考虑风电不确定性的鲁棒优化调度模型。采用对偶理论对模型进行转化,算例分析表明,热惯性带来的虚拟储能效应可提高电热错峰调节能力,验证了所提模型可在保障系统安全稳定运行的前提下促进风电消纳。(3)建立了考虑多重不确定性的电热综合能源系统分布鲁棒优化调度模型。首先考虑室外温度的不确定性,分析其对热力系统动态特性的影响。接着针对鲁棒优化调度未充分利用历史数据且保守性强的问题,提出了基于不确定参数矩信息的概率分布模糊集构建方法,并以此为基础构建了分布鲁棒优化调度模型。利用线性决策规则和强对偶定理对含概率分布函数的无限维优化调度问题进行转化,通过算例仿真,验证了本文所提模型可在保证用热舒适度的前提下平衡系统运行的经济性和保守性。
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