综合能源系统的分层协调调控方法研究

作     者：杨佳轩 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李鹏

授予年度：2021年

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：综合能源系统 分层调控 主从博弈 多尺度优化 

摘      要：综合能源系统可以实现多种异质能源的协同互补,通过建设时的协同规划,在提升系统整体能效的同时降低系统能耗,可以提供高效的能量交换服务,有助于各种新型能源、分布式能源的接入。但是综合能源系统在其运行中存在以下几个问题:综合能源系统包括多个相互耦合的能源子系统,综合能源系统整体利益和各个能源子系统的利益之间存在矛盾;各个能源子系统的动态特性在时间尺度上存在着差异,调节时间常数从毫秒级至分钟级不等,需要对其进行协调优化。因此,需要对综合能源系统的分层协调调控方法进行研究。文章首先简要介绍了综合能源系统分层调控方法研究的研究背景和研究意义,分析了综合能源系统在消纳分布式能源方面的特点和优势。然后,介绍了综合能源的概念和一种典型的综合能源系统拓扑结构,并综合能源系统的分层协调调控架构进行了说明。建立综合能源系统主从博弈模型,兼顾不同能源子系统的利益需求,实现横向冷-热-电-气多能互补,纵向源-网-荷-储协调互动针对综合能源系统的整体利益和各能源子系统的利益存在矛盾的问题,提出了充分考虑多种异质能源互补协调的综合能源系统主从博弈模型,以综合能源系统的整体利益作为博弈主体,电网、天然气网、热网等各个能源子系统的利益作为博弈从体,兼顾了综合能源系统整体与其各个能源子系统之间不同的利益需求,实现了横向冷-热-电-气多能互补,纵向源-网-荷-储协调互动。针对多种异质能源的动态特性在一定时间尺度上差别很大的问题,研究了综合能源系统的日前-日内多尺度优化调度策略,在日前阶段,建立综合能源系统日前优化模型,为系统提供合理的出力计划,在日内阶段,根据各个设备的调节时间常数的不同,对冷/热/电/气等多种异质能源进行了分层,上层主要平抑调节时间常数较大的冷/热机组功率波动,下层主要平抑调节时间常数较小的发电机组功率波动,保证了综合能源系统安全、稳定、高效、经济运行。最后,本文通过仿真验证了本文中所提出的调控策略的正确性和有效性。