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综合能源系统是融合了信息流、能源流和业务流的多能耦合系统,可以实现对电力系统、天然气系统及热力系统的联合协调控制,对促进可再生能源消纳、提高可再生清洁能源利用率、转变能源基础结构和维护供能系统安全运行具有重要意义。能源信息技术快速更新推动传统分立运行的能源系统向多能耦合协调控制的综合能源系统转型,终端能源系统在配网末端推广复制,也给传统配网的优化运行和紧急控制提供了新的解决方案。本文主要从智慧楼宇层级、集成智慧楼宇的代理商层级以及含多综合能源系统的配网层级,研究基于多目标的综合能源系统柔性控制策略,本文主要完成工作如下:
(1)首先构建智慧楼宇元件级综合能源数学模型,考虑源-荷双重特性和多能耦合动态特性,对综合能源系统的最小系统即智慧楼宇综合能源系统展开详细的动态特性建模,并提出一种考虑功率、功率变化率、总能量等特性的虚拟储能模型,用以描述楼宇综合能源系统的对外能量特性。
(2)构建基于多代理的楼宇-代理商-配网三层能量交互架构,基于楼宇虚拟储能模型,考虑代理所管控的多楼宇功率互济和并网储能、微燃机等其他资源,量化分析基于单代理的虚拟储能模型,并基于此,进一步提出基于多代理的综合能源系统用能协调控制策略。
(3)提出了一种基于多目标优化的综合能源系统日前-日内分层控制策略,充分考虑不同能源响应特性在时间尺度上的差异,融合考虑环保、能耗、可靠性等多目标构建约束条件,以系统运行总成本最低为目标函数实施日前优化和日内修正,合理安排各机组的出力计划和出力调整。
(4)提出一种基于多代理的综合能源系统参与配网功率缺额紧急控制策略,在综合能源系统优化运行状态确定的基础上,考虑各可控设备的调节容量和调节速度,评估各综合能源系统的可调潜力,并按比例下发功率调控需求至各综合能源系统控制中心,依据紧急控制流程确定可控设备顺序和容量依次弥补功率缺额。
(1)首先构建智慧楼宇元件级综合能源数学模型,考虑源-荷双重特性和多能耦合动态特性,对综合能源系统的最小系统即智慧楼宇综合能源系统展开详细的动态特性建模,并提出一种考虑功率、功率变化率、总能量等特性的虚拟储能模型,用以描述楼宇综合能源系统的对外能量特性。
(2)构建基于多代理的楼宇-代理商-配网三层能量交互架构,基于楼宇虚拟储能模型,考虑代理所管控的多楼宇功率互济和并网储能、微燃机等其他资源,量化分析基于单代理的虚拟储能模型,并基于此,进一步提出基于多代理的综合能源系统用能协调控制策略。
(3)提出了一种基于多目标优化的综合能源系统日前-日内分层控制策略,充分考虑不同能源响应特性在时间尺度上的差异,融合考虑环保、能耗、可靠性等多目标构建约束条件,以系统运行总成本最低为目标函数实施日前优化和日内修正,合理安排各机组的出力计划和出力调整。
(4)提出一种基于多代理的综合能源系统参与配网功率缺额紧急控制策略,在综合能源系统优化运行状态确定的基础上,考虑各可控设备的调节容量和调节速度,评估各综合能源系统的可调潜力,并按比例下发功率调控需求至各综合能源系统控制中心,依据紧急控制流程确定可控设备顺序和容量依次弥补功率缺额。