(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111469785.3 (22)申请日 2021.12.0 3 (71)申请人 国网辽宁省电力有限公司营口供电 公司 地址 115000 辽宁省营口市站前区渤海大 街东40号 申请人 国家电网有限公司 (72)发明人 郭维一　王家同　王志宏　韩明彤　 郭健楠　李淼　李琳　宋美奇　 高鹤鸣　陈诗琪　曲薪颖　张悦　 (74)专利代理 机构 沈阳晨创科技专利代理有限 责任公司 210 01 代理人 张晨 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01)G06Q 10/06(2012.01) G06Q 30/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06N 3/12(2006.01) (54)发明名称 一种计及能源市场交易的综合能源系统优 化运行方法 (57)摘要 本发明提出了一种计及能源市场交易的综 合能源系统优化运行方法， 建立了双层优化模型 解决这一难题， 上层以供能侧收益最大化为目 标， 制定能量供给单价； 下层目标即为用户用能 满意度最大为目标， 计算各时刻的用能量； 对三 类用户负荷进行了详细地仿真分析， 对比了供能 侧不考虑用户互动， 采取固定的供能价格与供能 侧考虑用户互动， 采取浮动的供能价格时， 两者 对用户用能满意度、 供能侧收益的情况； 分析了 在本发明模式下， 用户用能策略的变化以及供能 侧供能策略变化的原因， 以及用户用能偏好对供 能侧收益的影 响； 给出了对于用户用能满意度和 供能侧收益的提升都表现更优的数据结论。 权利要求书1页 说明书10页 附图2页 CN 114118609 A 2022.03.01 CN 114118609 A 1.一种计及能源市场交易的综合能源系统优化运行方法， 其特征在于： 考虑用户互动 的综合能源系统结构： 考虑用户互动的综合能源系统将受EMS调控的用户与供能商运营 的 供能站视为统一整体； 供能商通过对供能站内供能设备 的优化出力调度， 在满足用户负荷 需求的同时， 赚取供能收益； 用户的EMS系统将根据实时冷、 热、 电能源单价， 自动优化选择 各时刻的购能组合； 因此， 改变能量单价将对供能商的售能量产生影响， 从而影响最 终的收 益， 在本发 明所构建的供能体系中， 考虑供能商 可在一定范围内对各类能量单价进 行调整， 以达到刺激用户能量消费， 增加总收益的目的； 供能站通过信息中心发布每个时刻的能量 单价， 用户EMS系统接收价格信息并结合用户用能需求编制用能计划， 并将计划上报供能 站， 供能站则根据E MS系统上报的负荷信息结合自身供能设备状态编制生产计划； EMS系统以用户用能满意度最大为目标编制优化用能计划， 为量化用户的用能满意度， 则需构造用户用能效用的数 学模型。 2.根据权利要求1所述的计及能源市场交易的综合能源系统优化运行方法， 其特征在 于： 考虑用户用能行为的供能系统优化 运行模型处 理： 综合能源系统框架下的供能站能够为负荷用户提供电、 热、 冷等多种能源形式， 供能站 本身以CHP机组为核心， 辅以多种能量转化设备以满足不同的能源负荷， 供能站 中除CHP机 组外， 包含变压器、 燃气锅炉、 热泵、 吸收式制冷机； 以下对设备进行分别建模： 电力变压器 在供能站中的作用主要是与电网进行能量交互， 供能站任何 时刻从电网的购电量不能超过 变压器的限制。 3.根据权利要求1所述的计及能源市场交易的综合能源系统优化运行方法， 其特征在 于： 计及能源市场交易的综合能源系统优化 运行方法： 当供能站作为优化目标时， 以确定的负荷场景为前提； 而对于供能站每个时刻给出的 能源价格信息， 负荷E MS计算得 出的用能量又将改变供能站的供能负荷； 构建了双层优化模型， 上层供能站总收益最大化为目标， 计算各个时刻中， 使供能站总 收益达到最大 的各种能源的最优单价， 能量单价的计算采用遗传算法， 初始值在某一范围 内随机生成并传递至下层； 下层以用户用能满意度最大为目标， 计算各个时刻中， 使用户满 意度最大的各种能量购 入量， 下层 优化是一个二次规划模 型， 利用Matlab中Yalmips工具箱 联合Gurobi求解器进行求解， 将解得的能量购入量传回上层形成新的供能场景， 利用遗传 算法迭代。 4.根据权利要求3所述的计及能源市场交易的综合能源系统优化运行方法， 其特征在 于： 具体步骤如下： (1)首先输入上、 下层优化的初始信息： 上层优化初始信息包括供能站设备信息及参 数， 燃气价格、 电网电价信息等； 下层初始信息包括用户效用函数， 用户必要的用能下限及 用能上限等； (2)上层优化 生成能量单价初始种群并传递至下层进行用户E MS能量优化； (3)下层优化得到当前能量单价下的用能计划， 并传递回上层； (4)上层结合下层的用能计划和能量单价， 以式(25)为优化目标， 优化得出供 能站各个 供能设备的各时段 出力； (5)重复步骤(2) ‑(4)直至遗传算法收敛， 输出供 能站的最大收益和此情景下的供 能单 价， 用户的用能满意度和用能量 等信息。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114118609 A 2一种计及能源市场交易的综合能源系统优化运行方 法 技术领域 [0001]本发明涉及综合能源系统的运行调度优化领域， 尤其是涉及多种能源同时参与市 场化交易的情形下， 能源供应商的优化运行方案， 特别涉及一种计及能源市场交易的综合 能源系统优化 运行方法。 背景技术 [0002]世界人口的快速增长使得能源危机日益凸显， 受到世界各国地广泛关注。 在供能 领域， 以热电联产(Combine  Heat and Power,CHP)单元为核心的综合能源系统 (Integrated  Energy System,IES)相比传统的热电分供能源系统在节能减排、 提升用能效 率等方面表现更为突出， 因而使得其成为解决能源危机的重要发展思路。 在综合能源系统 的发展中， 进 行系统整体供能优化， 提升系统整体的运行经济性， 是驱动供能系统商业化正 向发展的核心问题[1‑2]。 [0003]目前对于提升综合能源系统运营的经济性的一种思路是优化组合供能侧的各种 设备出力以降低供能成本[3‑5]， 文献[6]在计及电热气各网络约束的前提下， 提出了区域 能 源互联网的多类型能源联合供给优化模 型； 文献[7]在 进行综合能源优化建模时， 考虑了随 机参与需求响应用户的负荷不确定性； 文献[8]给出了当采取综合能源系统供能时， 基于 2020年中国整体用能预测数据， 能源系统的年运行费用， 燃料消耗、 碳排放等仿真数据。 以 上文献都在仿真中证明了综合能源系统在提升供能收益、 降低环境污染方面的重要作用。 本段参考文献如下： [0004][1]贾宏杰,王丹,徐宪东,等.区域综合能源系统若干问题研究[J].电力系统自动 化,2015,39(7):198 ‑207. [0005][2]王毅,张宁,康重庆.能源互联网中能量枢纽的优化规划与运行研究综述及展 望[J].中国电机 工程学报,2015,3 5(22):5669‑5681. [0006][3]艾芊,郝然.多能互补、 集成优化能源系统关键技术及挑战[J].电力系统自动 化,2018,42(4):2 ‑10,46. [0007][4]邵成成,王锡凡,王秀丽,等.多能源系统分析规划初探[J].中国电机工程学 报,2016,3 6(14):3817 ‑3829. [0008][5]Admasie  S,Bukhari SBA,Haider  R,et al.A Passive Islanding  Detection   Scheme Using Variational  Mode Decomposition ‑based Mode Singular  Entropy for  Integrated  Microgrids[J].Elect ric Power Systems Research,2019,17 7:105983. [0009][6]Shabani  MJ,Moghaddas‑tafreshi  SM.Fully ‑decentralized  Coordination  for Simultaneous  Hydrogen,Power,and  Heat Interaction  in a Multi‑carrier ‑ energy System Considering  Private Ownership[J].Electric  Power Systems  Research,2020,180:10 6099. [0010][7] EAM,Mancarella  P.Energy  Systems Integration  in Smart  Districts:Robust  Optimisation  of Multi‑energy Flows in Integrated  说　明　书 1/10 页 3 CN 114118609 A 3