一种偏远地区综合能源系统协调规划及优化运行方法与流程

本发明属于远程综合能源系统，具体涉及一种偏远地区综合能源系统协调规划及优化运行方法。

背景技术：

1、能源是维持人类生活的基本必需品，也是社会和经济发展的动力，农村和边远地区能源是国家能源体系的重要组成部分，偏远地区的发展与可再生能源利用和低碳政策密切相关。远程综合能源系统(remote integrated energy system,ries)可以通过使电、热、气等不同能源在时间和空间上互补，成为合理利用不同地方资源的有效途径。研究人员发现，与扩大国家电网相比，开发针对偏远地区的ries是一种更为合适和有效的策略。与传统的综合能源系统不同，ries地理位置偏远，不能完全依赖通常出现在岛屿和农村地区的大电网，且系统规模小，网络结构简单，此外，ries中用户分散，电压水平较低，导致网络损耗较大。为满足偏远和农村地区的能源需求，ries倾向于更多依赖当地的、分散的可再生能源，如太阳能、风能和生物质能。因此，需要一种有效远程能源系统规划方法，以帮助开发一个能够以低碳能源组合满足日益增长的能源需求的ries。规划方法需要能考虑经济发展、技术进步、环境可持续性和社会需求等各种相互关联和矛盾的因素，并考虑偏远地区特定的电网和能源结构。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种能考虑经济发展、技术进步、环境可持续性和社会需求等各种相互关联和矛盾的因素，并考虑偏远地区特定的电网和能源结构的偏远地区综合能源系统协调规划及优化运行方法。

2、本发明的目的是这样实现的：一种偏远地区综合能源系统协调规划及优化运行方法，它包括以下步骤：

3、s1、收集计划的ries信息并设置候选方案；

4、s2、远程综合能源系统建模；

5、s3、进行多能流计算；

6、s4、定义并选择候选集中用于度量方案的指标；

7、s5、选择排序法，确定最终规划方案。

8、进一步的，所述步骤s1收集计划的ries信息并设置候选方案，包括构建包含待规划的能源组件的类型、容量和位置的候选集，其中包括能量转换组件以及能量存储组件，具体为以下步骤：

9、s11、引入参考的ries进行物理模型分析；

10、s12、根据供需数据分析区域内多种能源产业的发展趋势，提高规划方案的可行性；

11、s13、采用情景生成和情景约简的情景法表达可再生能源基于风速和光强的不确定性分布特征，利用季节特征作为时间窗口分析不确定性特征。

12、进一步的，所述步骤s2远程综合能源系统建模，包括：建立包括动力系统、热力系统、天然气系统和能量组件的ries数学模型。

13、进一步的，所述步骤s3进行多能流计算包括：

14、采用迭代法同时求解电、热、气网络方程，将它们视为一个整体系统，ries多能流计算的一般矩阵方程如下：

15、

16、

17、

18、式中，fe、fh和fg分别表示电力、热力和燃气网络方程；

19、雅可比矩阵j为式(2.1)；用集成迭代法同时求解电力、热力和天然气网络的状态变量，多能流计算的迭代公式为式(2.2)。

20、

21、x(k+1)＝x(k)-(j(k))-1δf(k)         (2.2)

22、进一步的，所述步骤s4定义并选择候选集中用于度量方案的指标包括：根据国家和地区发展要求，从经济、技术、环境和社会四个方面构建标准的类别，定量指标采用数学公式计算；

23、(1)经济标准

24、经济性指标包括两个指标：系统的一次投资成本和系统的年度运行成本；

25、一次投资cinv为建造组件的总成本，如式(3)所示；式(4)可计算能量转换组件和存储组件的投资成本；式(5)表明每年的运行费用cope是购买电的费用cele_ope和购买气的费用cgas_ope，以及每年设备维护费用cmain_ope的总和；式(6)中能量组件的维护成本包括式(7)中的固定维护成本和式(8)中的可变维护成本；式(9)为电和气的购买成本；

26、cinv＝ccou_inv+csto_inv      (3)

27、

28、cope＝cmain_ope+cele_ope+cgas_ope       (5)

29、cmain_ope＝cmain_fix+cmain_var       (6)

30、

31、

32、

33、式中ccou_inv/csto_inv为能量转换/存储组件的投资成本；为能量转换/存储组件单位容量的投资成本；为能量转换/存储组件的总容量；cmain_fix/cmain_var是修复和各种维护成本；为能量转换/存储组件的固定维护成本因子；为可变维护成本因子；pi,t是输出功率；和分别为t时刻从外部系统购电、购气的价格；和分别为购电量和购气量；τ是一年中的天数；

34、(2)技术标准

35、技术标准，包括能源效率和供应安全，能源效率定义为能源输出与投入的比值，如式(10)所示，其中不将可再生能源视为输入能源；

36、

37、式中，分别为离散时间t的电负荷、气负荷和热负荷；

38、(3)环境标准

39、碳排放量和年度氮氧化物排放量用于反映环境效益；co2和nox排放量可由式(11)计算；

40、

41、式中，cenv_co2和cenv_nox分别为co2和nox排放量；cgas_co2和cele_co2分别为天然气和电力的碳排放系数；cgas_nox和cele_nox分别为天然气和电力的nox排放系数；

42、(4)社会标准

43、式(12)定义了不同技术创造的工作岗位的最大数量；

44、

45、式中和是单位容量能量转换组件i和存储组件j创建的工作。

46、进一步的，所述步骤s5选择排序法，确定最终规划方案包括：采用三种madm方法，包括根据理想解的相似度来排序的方法(topsis方法)、多目标优化比率分析(moora方法)和复合比例评估(copras方法)；基于s1中不确定性的表达和处理，最终得分是每个场景下方案的期望得分，以概率形式表示。

47、本发明的有益效果：本发明的一种偏远地区综合能源系统协调规划及优化运行方法，包括步骤s1、收集计划的ries信息并设置候选方案；s2、远程综合能源系统建模；s3、进行多能流计算；s4、定义并选择候选集中用于度量方案的指标；s5、选择排序法，确定最终规划方案；本发明的一种偏远地区综合能源系统协调规划及优化运行方法，是一种采用多准则决策步骤的远程综合能源系统综合规划方法，该方法可适用于不同特点和要求的偏远地区，并且实现低碳排放和高社会效益，能考虑经济发展、技术进步、环境可持续性和社会需求等各种相互关联和矛盾的因素，并考虑偏远地区特定的电网和能源结构。