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申请/专利权人：国网山东省电力公司烟台供电公司

摘要：本发明涉及一种计及柔性电负荷的综合能源系统扩展规划方法。本发明首先建立了电‑气‑热多能耦合模型；然后，考虑柔性电负荷的调节作用对综合能源系统规划的影响，建立了可转移负荷和可削减负荷模型；最后，综合考虑系统投资、运行、电能不足、弃风和柔性负荷调度补偿成本，构建计及柔性电负荷的综合能源系统扩展规划模型.算例分析表明，所提计及柔性电负荷的综合能源系统扩展规划模型能够降低综合能源系统的运行成本，减少电能不足，提高系统的风电消纳能力，有利于提高系统的经济性和可靠性。

主权项：1.计及柔性电负荷的综合能源系统扩展规划方法，其特征在于包括以下步骤：1建立柔性电负荷模型1.1可转移负荷设可转移负荷可接受的转移区间为保证负荷转移前后所需电能不变的约束为： 其中：和分别为h时段可转移负荷在转移前后的功率；和分别为转移后各时段的最小负荷功率和最大负荷功率，h0为日内总时段数；负荷转移后，用户所得的经济补偿费用为： 其中：λtrans表示可转移负荷的单位补偿价格；式3中出现绝对值项的处理，引入辅助变量和以及约束式5、约束式6将其转化为式4所示的线性化形式： 1.2可削减负荷各时段可削减负荷可表示为： 其中：ηcut表示负荷削减率；βb,d,h,t为0-1变量，取值为1时，表示在该时刻对负荷进行削减，否则不削减，和分别表示h时刻削减前和削减后的负荷功率，下标b为能源中心编号；下标t、d、h分别为年份、典型日和时段的编号；2设计计及柔性电负荷的IES扩展规划模型2.1目标函数计及柔性电负荷的IES扩展规划的目标函数为规划方案的总费用最小，包括投资成本、运行成本、电能不足成本、弃风成本和柔性负荷调度补偿成本，表示为： 其中：Z为规划总成本；Cinvt为投资成本；Copt为运行成本；Ceenst为电能不足成本；Cwt为弃风成本；Cflext为柔性负荷补偿调度总成本；λt为第t年的现值系数；γ为资金回收率；投资成本表示为 其中：Ni、Nf、Nc、Np和Nl分别表示常规机组、燃气锅炉、CHP机组、PTG装置和输电线路的数量；Bi、Bl、Bf、Bc和Bp分别表示常规机组、输电线路、燃气锅炉、CHP和PTG的单位容量投资成本；xi,t、xl,t、xf,t、xc,t和xp,t分别表示常规机组、输电线路、燃气锅炉、CHP和PTG的投运状态；Pimax、Plmax、和分别表示上述设备的容量；和分别表示上述设备的最小投运年，考虑到设备寿命周期大于其规划年限，因此采用折旧处理，εi、εl、εf、εc、εp分别为常规机组、输电线路、燃气锅炉、CHP设备和PTG装置的净残值比例，Mi、Ml、Mf、Mc、Mp分别为常规机组、输电线路、燃气锅炉、CHP设备和PTG装置的使用寿命；运行成本表示为： 其中：Ngs表示天然气源的数量；d0为典型日天数；Oi、Of、Oc、Op和Ogs分别表示常规机组、燃气锅炉、CHP、PTG和天然气源的单位运行成本；Pi,d,h,t、Hf,d,h,t、Pc,d,h,t、Pp.d.h.t和Sgs,d,h,t分别表示以上设备每年每典型日每小时的出力值；电能不足成本表示为： 其中：和ΔLb分别为能源中心b的单位电能不足成本和电能不足量；弃风成本表示为： 现值系数表示为：λt＝11+τt-113柔性负荷调度补偿成本表示为Cflext＝Ctranst+Ccutt14其中：为单位弃风成本；ΔCb为能源中心b的弃风量；τ为资金折现率；2.2约束条件综合能源系统扩展规划的约束条件包括：设备投运状态约束、运行约束、电力系统约束、热力系统约束以及天然气系统约束；2.2.1设备投运状态约束当待投运装置投入到综合能源系统中时，投运状态由0变为1，并在后续年份保持投运状态不变，若待投运年份小于该设备的最小投运年，装置不参与投运，表示如下 其中：i+、l+、f+、c+、p+分别表示常规机组、输电线路、燃气锅炉、CHP和PTG的候选装置；xa,t表示不同设备的投运状态的0-1变量，其中1表示已投运设备，0表示待投运设备；为各设备可投入运行的最小年份；2.2.2运行约束常规机组的出力约束为：Piminxi,t≤Pi,d,h,t≤Pimaxxi,t,i∈{U,i+}17输电线路潮流约束为：|Pl,d,h,t|≤Plmaxxl,t,l∈{L,l+}18 其中：U代表已有常规机组，L代表已有线路，l+代表候选线路，Pl,d,h,t为线路传输功率；Bl为线路导纳；θ为线路两端节点的相角；M是一个很大的数，这里取1015；燃气锅炉的运行约束为： 其中：F代表已有燃气锅炉，Hf,d,h,t表示燃气锅炉的产热功率，Gf,d,h,t为燃气锅炉的耗气功率，为燃气锅炉气热效率；CHP设备的运行约束为 其中：Pc,d,h,t和Hc,d,h,t分别表示CHP机组的产电功率和产热功率，Pcmin和分别为CHP机组的最小和最大出力，Gc,d,h,t为CHP机组的耗气功率，和分别为CHP的电效率和热效率；PTG装置的运行约束为Gp,d,h,t＝ηpPp,d,h,t25 其中：ηp为PTG的效率，Gp,d,h,t为PTG的产气功率；2.2.3电力系统约束电能供需平衡约束式及弃风量约束式如下： 其中：ΔPb,d,h,t代表每个能源中心每年每小时的电能不足量，为第b个能源中心的电负荷，不同能源中心电负荷的比例不同，p∈b表示位于第b个能源中心的PTG设备p，后面以此类推.rl、kl分别为线路的终止节点和起始节点.表示风电场出力的最大值，Pw,d,h,t表示风电场的实际出力，ΔCb,d,h,t表示弃风功率，ρ为风电场出力达到最大值出现的概率，此概率符合季度波动特征，选取我国西北某风电场历史数据为样本，采用非参数拟合的方法得到对应的概率曲线；2.2.4热力系统约束 其中：为第b个能源中心的热负荷量，c∈b表示位于第b个能源中心的CHP机组c,f∈b表示位于第b个能源中心的燃气锅炉f；2.2.5天然气系统约束天然气系统需满足天然气供需平衡、气源产气量上下限、以及天然气流量的上下限约束，表示如下 其中：代表能源中心b的气负荷，Gpp,d,h,t表示天然气管道pp每年每典型日每小时的天然气流量；rpp、kpp分别表示天然气管道的终止和起始节点；别表示气源产气量的上、下限；分别表示天然气流量上、下限；上述计及柔性电负荷的IES扩展规划模型为混合整数线性规划模型，通过调用商用求解器获取最优解。

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