基于多能协同的源-网-荷-储智能调度方法与系统开题报告.pptx

基于多能协同的源-网-荷-储智能调度方法与系统开题报告.pptx

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工业园区多元用户互动的配用电系统关键技术研究与示范（课题4）,基于多能协同的源-网-荷-储智能调度方法与系统,研究目标,2,4,组织架构与任务分工,5,1,研究内容,预期成果及指标,3,技术路线、创新点,时间进度安排,6,2,初步进展,7,建立综合能源系统运行模型、提出模型驱动和数据驱动相结合的综合能源系统态势感知和风险评估方法、提出基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法、提出基于分布式资源协同的“虚拟电厂”调度策略,研发综合能量管理系统满足示范园区综合供能的安全、高效、可靠的运行需求，支撑多元用户互动削峰，并与电网良性互动,“虚拟电厂”园区,上级电网,3,研究目标,2,4,组织架构与任务分工,5,1,研究内容,预期成果及指标,3,技术路线、创新点,时间进度安排,6,2,初步进展,7,覆盖源/网/荷/储各环节的综合能源系统模型,模型驱动和数据驱动相结合的综合能源系统态势感知,4.4工业园区综合能量管理系统研发,4.2综合能源系统优化调度,4.3“虚拟电厂”调度策略,综合能源系统的多维风险评估方法和敏感度分析,4.1综合能源系统态势感知和风险评估获得多能系统实际态势提供分析调度基础模型,为供能可靠性提供基础,兼顾安全和效率的实时校正,计及预测误差的日内滚动,计及风险约束的日前计划,确保安全可靠,满足用能需求,实现用户互动,园区二次调频,园区调峰调度,经济分配调频任务,实现园区削峰目标,4.1模型驱动和数据驱动相结合的综合能源系统态势感知和风险评估方法考虑冷/热/电/气多能流系统动态特性差异和相互耦合关系，建立覆盖源-网-荷-储各环节的综合能源系统运行模型；考虑冷/热/电/气量测精度差异和模型参数准确性的差异，研究模型驱动和数据驱动相结合的方法评估综合能源系统的运行态势和可行域分析方法；考虑多能流动态时间常数差异及高比例可再生能源的不确定性，建立风险评估指标体系和风险模型，提出综合能源系统的多维风险评估方法。

4.2基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法考虑工商业用户互动特性和多能互补弹性，研究计及多重随机场景的日前计划决策方法。

考虑多能流调度响应差异性和多元用户用能需求的多样性，研究计及预测误差的日内鲁棒滚动调度方法。

考虑多能流安全需求差异性和综合供能可靠性，研究兼顾安全和效率的实时校正方法。

4.3基于分布式资源协同的“虚拟电厂”调度策略应用高阶、群组等复杂分布式一致性算法实现底层资源的有效整合，实现各智能体间的协调互动；形成多能源综合配用电系统的分层分布调度结构，在不同层之间建立非合作博弈、合作博弈和考虑底层与配网层的双层博弈模型；计及园区内源/网/荷/储的可调控容量及调节速率差异性，研究有效协同分布式资源的虚拟电厂调度策略，响应上级电网的辅助服务需求。

4.4综合能量管理系统研发研究基于信息服务总线的开放式系统架构，以及覆盖源-网-荷-储全过程的冷/热/电/气多能信息的元数据管理和一体化建模方法，研发支撑多能协同与多元用户灵活互动的综合能量管理系统支撑平台；在支撑平台的基础上，研发面向工业园区的多能流态势感知、风险评估、日前计划、日内滚动、实时校正、虚拟电厂调峰等高级应用功能模块。

园区能量管理系统,智能调度,日前,小时级,分钟级,日前计划,日内滚动,实时校正,供气,天然气,电,热,冷储冷,储热,储电,储气,供电,电,分布式储电,电制冷,热制冷,锅炉,分布式储热,激励信号,可调能力,通信,电加热,气,企业2,家庭电动汽车,光伏,商业负荷,调度指令,运行信息,代理终端多能协同自趋优控制,企业1,供热,清洁能源中枢（CHP+锅炉）,态势感知+风险评估,虚拟电厂,0,10,20,30,40,50,1357911131517192123,电,热,冷,气,拟突破计及多能协同互补与多元用户灵活互动的工业园区综合能量管理关键技术，主要包括：

综合能源系统多能流运行模型、态势感知和风险评估方法计及工商业等多元用户灵活互动的多能协同智能调度“虚拟电厂”技术,难点：

多能流时间尺度差异和多元用户互动,研究目标,2,4,组织架构与任务分工,5,1,研究内容,预期成果及指标,3,技术路线、创新点,时间进度安排,6,2,初步进展,7,模型驱动,数据驱动,态势感知,综合能量管理技术支持平台,实现高级应用,扩展IEC61970/61968标准,冷/热/电/气一体化建模,多元数据统一管理,计及预测误差的日内鲁棒滚动,递阶模型预测控制架构,计及多重随机场景的日前计划决策兼顾安全和效率的实时校正,风险评估,采用模型驱动和数据驱动相结合的技术，实现系统的运行态势、可行域、多维风险评估采用递阶模型预测控制技术，实现日前随机计划、日内鲁棒滚动调度、实时校正采用虚拟电厂调度策略技术，实现调频、调峰辅助服务。

研发多能协同与多元用户互动的支撑平台，集成综合能量管理高级应用基础支撑园区调度虚拟电厂系统实现,协调多智能体的一致性算法,提供调峰、调频辅助服务，实现对电网友好,监测系统据采集平台,数,随机矩阵理论,静态,安全域模型,数据驱动方法接口,模型驱动方法接口,系统运行高维统计指标,构建观测数据矩阵,4.1基于模型驱动和数据驱动的态势感知技术利用基于随机矩阵理论的数据驱动方法，构建系统运行状态实时监测指标利用静态安全域的模型驱动方法，实现工业园区可行域辨识结合模型驱动和数据驱动方法，实现园区综合能源系统的运行态势感知数据入口数据接口理论基础研究内容结果输出,构建注入功率空间下的系统可行域,筛选工业园区薄弱母线,系统态势感知,运行状态估计,安全状态评估,节点负荷裕度估计,异常事件发现,4.1综合能源系统多维风险评估技术不同风险（不确定性）源：

可再生能源、负荷、网络故障等不同风险类型：

供电、供热、供冷、供气风险，从外部电网获取电功率越限（削峰未达标）的风险,建立风险模型,建立风险评估指标体系,结果输出,输入数据研究内容,研究风险指标计算方法,给出系统运行风险,网络拓扑,发电数据,负荷数据,理论基础,不确定性理论,随机潮流,分析各种要素的敏感度,RERERGRH,nnn,pEiEEipGiEGipHiEHi,i1i1i1概率成本,4.2基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法协调不同调节速率资源逐级消除预测误差和扰动的影响实现园区和分布式代理终端（用户）的互动24小时（15分钟*96）,日前计划,4小时（15分钟*16）,日内滚动,15分钟（5分钟*3）,实时校正,机组启停需求侧响应计划购电/气计划,CHP出力多类型储能充放,调,节容量,调,度策略,实时量测,调控指令,调,峰需求,CHP出力电储能光伏,实时量测,校正指令,4.2基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法日前计划：

考虑风险约束的日前计划工商业负荷互动、冷热电多能互补输入：

冷/热/电/气日前负荷预测+光伏出力日前预测+用户可调控能力+各设备的模型和参数+电、热、气价格（含激励价格）+态势感知结果+风险评估结果输出：

未来一天的购电、购气计划，CHP/天然气锅炉的启停计划，响应较慢的工商业用户调度计划优化目标：

最大化日总收益，具体为（卖电收益+卖热收益+卖气收益）-（CHP发电/供热运行成本和启停成本+天然气锅炉运行成本和启停成本+其他电热耦合设备运行成本和启停成本+购电成本+购气成本+储能运行成本+弃光成本+负荷调度成本）约束条件：

发电负荷平衡约束供热负荷平衡约束供气负荷平衡约束机组有功及供热的上下限约束热电联产机组的热电耦合约束热电联产机组爬坡速率约束,天然气锅炉供热约束电制热/电制冷/溴化锂制冷等设备耦合约束储能模型（电、热、冷）负荷可调控能力模型网电峰值约束风险随机约束,4.2基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法日内滚动：

考虑预测误差的鲁棒滚动调度多能流控制响应差异、用户用能需求多样性输入：

冷/热/电/气超短期负荷预测（区间模型）+光伏出力超短期预测（区间模型）+各设备的模型和参数+电、气价格+态势感知结果输出：

CHP的启停调整、出力计划，天然气锅炉出力计划，以及响应较快的工商业用户调度计划，其他结果不作为直接控制的依据（比如储能充放等，使用实时校正结果，但可以下发滚动的策略，如果调度或者通信出现故障，以原来的策略为准）优化目标：

最大化未来4小时的收益（卖电收益+卖热收益+卖气收益）-（CHP发电/供热运行成本+天然气锅炉运行成本+其他电热耦合设备运行成本+购电成本+购气成本+储能运行成本+弃光成本）,约束条件：

电网潮流约束（使用网络约束）热网水力/热力约束（使用网络约束）气网水力约束（如果需要考虑的话）机组有功及供热的上下限约束热电联产机组的热电耦合约束热电联产机组爬坡速率约束天然气锅炉约束,电制热/电制冷/溴化锂制冷等设备约束储能模型（电、热、冷）负荷可调控能力模型网电峰值约束不确定性模型（鲁棒模型）,4.2基于递阶模型预测控制架构的综合能源系统优化调度方法实时校正：

兼顾安全和效率的实时校正多能流安全需求差异、综合供能可靠性输入：

冷/热/电/气超超短期负荷预测+光伏出力超超短期预测+各设备的模型和参数+电、气价格+态势感知结果（当前储能等态势）输出：

CHP出力调整、储能充放等优化目标：

最大化未来15分钟收益（卖电收益+卖热收益+卖气收益）-（CHP发电/供热运行成本+天然气锅炉运行成本+其他电热耦合设备运行成本+购电成本+购气成本+储能运行成本+弃光成本）+偏离滚动计划的惩罚项约束条件：

电网潮流约束（线性化约束）,热网水力/热力约束（线性化约束）气网水力约束（如果需要考虑的话）机组有功及供热的上下限约束热电联产机组的热电耦合约束热电联产机组爬坡速率约束天然气锅炉约束,电制热/电制冷/溴化锂制冷等设备约束（如果有的话）储能模型（电、热、冷）网电峰值约束,4.3基于分布式资源协同的“虚拟电厂”调度策略应用高阶、群组等复杂分布式一致性算法实现底层资源的有效整合；在不同层之间建立非合作博弈、合作博弈和考虑底层与配网层的双层博弈模型。

虚拟电厂：

将辅助服务需求整合到园区智能调度中，包括将参与辅助服务的收益或无法执行的惩罚加入到目标中，将总调频需求和峰值约束加入到约束中，分解到日前、滚动、实时及控制中落实。

博弈模型,底层资源的有效整合,研究结果,研究内容,虚拟电厂调度策略,支撑上级电网调峰、调频等辅助服务,理论基础,复杂分布式一致性算法,博弈理论,4.4综合能量管理系统研发基于信息服务总线的开放式系统架构,扩展IEC61970/61968标准的CIM模型,提出基于递阶模型预测控制的综合能源系统智能调度策略利用不同能量形式动态过程的差异与分布式资源协调控制提供灵活可调能力，应对高比例可再生能源的快速波动，通过多能存储、转换与协调保证冷/热电负荷曲线在时间维度的合理分布，实现削峰填谷与效益优化，并通过园区内多能流的源-网-荷-储协同调度为上级电网提供辅助服务能力，实现电,网友好,供气,天然气,电,热,冷储冷,储热,储电,储气,供电,电,分布式储电,电制冷,热制冷,锅炉,分布式储热,电加热,气,光伏家庭电动汽车企业2,商业负荷,代理终端,多能协同自趋优控制,企业1,供热,清洁能源中枢（CHP+锅炉）,研究目标,2,4,组织架构与任务分工,5,1,研究内容,预期成果及指标,3,技术路线、创新点,时间进度安排,6,2,初步进展,7,提交研究报告1份：

基于多能协同的源-网-荷-储智能调度方法与系统研究报告,发表或录用国内核心或国内外SCI/EI检索论文6篇申请发明专利6项（其中授权3项，申请3项），软件著作权2项,1、研究报告,4、知识产权,2、方法及系统提出基于多能协同的源-网-荷-储智能调度关键技术，包括态势感知、风险评估、优化调度和“虚拟电厂”策略的模型、公式、算法流程以及算例验证研发综合能量管理系统1套3、人才培养技术专家1人，培养博士研究生1名，硕士研究生2名,综合能量管理系统支撑平台可支持超过1000个分布式电源接入可支持并发服务请求数量30冷/热/电/气多能流日前计划（96点）的单次计算耗时1分钟冷/热/电/气多能流日内滚动调度（16点）的单次计算耗时30秒测试方法采用第三方测试和专家咨询评价结合的方法,研究目标,2,4,组织架构与任务分工,5,1,研究内容,预期成果及指标,3,技术路线、创新点,时间进度安排,6,2,初步进展,7,课题4,管理委员会,广州供电局有限公司,北京清大高科系统控制有限公司,上海交通大学,东方电子股份有限公司,广州发展集团股份有限公司,课题负责人（熊文）,统筹课题4研究的进度，协调各单位,风险评估、优化调度、虚拟电厂,调峰等理论研究,和模块研发,态势感知理论研究和模块研发；一致性算法与合作博弈理论研究,综合能量管理系统支撑平台的研发,提供运行数据和应用场景,与项目内其他课题的协同机制,课题1：

综合能源配用电系统的一体化规划设计与系统,课题4：

基于多能协同的源-网-荷-储智能调度方法与系统,课题2：

多参与主体的工业园区互动机制及关键技术,激励机制,课题3：

保障综合供能可靠性的多能协调控制技术与综合控制系统,交互机制,课题5：

综合能源与智能配用电系统示范工程,示范落地,17,源-网-荷-储的容量、结构、参数等,研究目标,2,4,组织架构与任务分工,5,1,研究内容,预期成果及指标,3,技术路线、创新点,时间进度安排,6,2,初步进展,7,2016,2018,2017,应用模块研发,2019,统支撑平台开发,理论研究,模块联,调,设计,现场调试试运行,2020,19,清大高科：

4.1风险评估、4.2优化调度、4.3虚拟电厂上海交大：

4.1态势感知、4.3一致性算法与合作博弈,清大高科：

4.4风险评估、日前计划、日内滚动、实时校正、虚拟电厂调峰等模块,上海交大：

4.4态势感知模块,综合能量管理系东方电子,总体全部单位,全部单位,时间工作任务,负责单位,成果形式,形象进度,2016年7综合能量管,月-2016理系统总体课题全部单,位,交付成果综合能量管理系统设计方案，包括,软件系统架构、模块组成、接口方,年12月设计2016年7研究综合能,月-2016源系统运行年12月模型,清大高科,案、协议类型、硬件需求、数据需综合能量管求等，提交方案设计报告理系统总体；建立综合能源系统运行模型，包括设计方案1份；,CCHP、光伏、储能、热泵、溴化锂年度报告1份,年12月,感知和风险评估方法,2017年1研究综合能上海交通大,月-2017源系统态势学、清大高,科,制冷、燃气锅炉、配电网、供热网络等运行模型，提交相关研究报告提出模型驱动和数据驱动相结合的,综合能源系统态势感知方法，建立,多维风险评估指标体系、风险模型录用/发表论,和评估方法，成果包括模型、公式、文1篇；,算法流程以及算例验证，提交相关年度报告1份；,年12月,2017年1进行综合能,月-2017量管理系统,支撑平台开发,东方电子,研究报告综合能量管完成综合能量管理系统支撑平台样理系统支撑,机1套，可支持超过1000个分布式平台样机1套,电源接入，可支持并发服务请求数量30，满足项目考核指标、项目技术方案、示范工程建设的要求,研究目标,2,4,组织架构与任务分工,5,1,研究内容,预期成果及指标,3,技术路线、创新点,时间进度安排,6,2,初步进展,7,已完成电-热耦合多能流预想故障分析,风险评估技术,已完成电-热耦合多能流优化调度（日前计划）,综合能源系统优化调度方法,已完成供热系统虚拟电厂建模,“虚拟电厂”调度策略,已完成多家企业的资料收集、现场勘察、方案交流以及调研报告,调研,已基本完成模型驱动和数据驱动方法的理论研究利用仿真数据测试态势感知部分研究内容,态势感知,基于模型驱动和数据驱动的态势感知技术,异常事件发现,薄弱节点负荷裕度,源1（热）,源1（电）e3,e1,e2,h2,h4,h3,h5,1h1,2,源2（热）,3,4,5,1,2,3e4源2（电）,热负荷1,热负荷3,电负荷1,电负荷2热负荷2,多能流,多能流1,多能流2,多能流3,多能流n,预想故障1,预想故障2,预想故障n,预想故障3,当前状态估计结果,N-1分析,SCADA数据拓扑和参数,电-热耦合多能流预想故障分析正常,警戒,恢复,极端紧急,紧急,运行状态分类,预想故障分析,算例和结果,电-热耦合多能流优化调度（日前计划）,优化调度模型,优化调度模型迭代求解算法,开始,给定初值x（0）迭代次数k=0,计算管道阻力特性系数S（0）和温度衰减系数E（0）,求解优化调度问题，得到x（k+1）,更新变量S（k）和E（k）,kk+1,（|S（k）-S（k-1）|k_max,结束,min（,）+目标函数（,5101520,0,0.5,1,1.5,调度时段/h,（a）CHP机组有功出力算例和结果,有功出力/MW,CHP1有功出力,CHP2有功出力,CHP3有功出力,5101520,0,0.5,1,1.5,2,调度时段/h,热出力/MW,（b）CHP机组热出力,CHP1热出力,CHP2热出力,CHP3热出力,供热系统虚拟电厂建模,Bs1,Bs2,Bs3,Bs4,Bs5,Bs6,B01,B02,B03,B04,B05,B06,B07,B08,G1,G2,D3,D1,D2,WW1,CHP,ECC,B09B10算例和结果,DHCC,虚拟电厂调度架构,供热系统对电网的调度模型,发电（充放电）功率约束爬坡约束,储能容量约束,发电机和储能模型,调研,衷心感谢各位专家！

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