基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法

1.本发明涉及电力系统调度优化技术领域，特别涉及一种基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法。


背景技术：

2.随着可再生能源装机容量的不断升高，风电、光伏大规模并网消纳成为了制约新型电力系统快速发展的主要问题。因此，在加强煤电清洁高效灵活利用的基础上，推动清洁能源成为能源增量主体，实现大规模新能源并网消纳，构建以新能源为主体的新型电力系统，实现碳减排目标。但新能源高比例的出力波动与随机性对电力系统的灵活性带来了新的挑战，现有的电源侧、电网侧、需求侧和储能侧的资源灵活性不足以支撑高比例新能源并网消纳需求，亟需通过各类措施提升电力系统灵活性，以实现新能源的就地消纳。
3.由于在短时间内改变电源结构是十分困难的，在未来一段时间内不灵活的燃煤发电仍将在发电结构中占据核心地位。因此，改造火电机组的调峰特性，以更低的最小出力、更快的爬坡速率以及更短的启停时间提高火电机组的运行灵活性，是目前促进新能源就地消纳的主要方法之一。但该方法仍存在改造成本较高、设备改造局限性、温室气体排放等问题。且由于建筑内电负荷、热负荷之间的供需矛盾，热电机组“以热定电”的运行模式仍将导致弃风频发，造成可再生能源的浪费。
4.在冬季供暖时期供热需求交大，热电机组由于其自身热点联供的特性，在供热的同时产生大量电能，进而造成大量的电力浪费。目前常采用电锅炉实现热电机组的热电解耦，充分利用新能源发电来供暖，相当于在用户侧增加了电负荷，不仅提高了新能源的消纳空间，还增强了电力系统的调峰能力。但由于电锅炉能源利用效率不高，电能转换到热能的过程中会有一定的能量损失，并且会产生较大的负载波动，可能对电网的稳定运行产生一定的影响。因此，此方法仍面临能效低、运行成本高以及影响电力系统稳定性等问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于改善现有技术中，新能源发电占比较大的电力系统中存在大量弃风弃光，老旧火电机组难以改造，且生产过程会产生大量温室气体，以及电锅炉能源利用效率低，对电网稳定运行产生影响的问题，提供一种基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法。
6.为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：
7.基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法，包括以下步骤：
8.步骤1，构建建筑综合能源系统，以及建筑综合能源系统的能源耦合与能耗特性模型，所述建筑综合能源系统包括燃气轮机、余热锅炉、光伏发电机组、风力发电机组、地源热泵、蓄电池、储热罐；
9.步骤2，获取电负荷、热负荷、风力发电、光伏发电的数据，以及购售电系数、天然气系数、相关设备参数、污染物排放参数、治理系数的数据；
10.步骤3，基于步骤2获取的数据，构建建筑综合能源系统的日前调度优化模型，所述日前调度优化模型以系统用能、设备启停以及弃风弃光综合效益最大为目标，在获得日前负荷值和新能源发电量的基础上，计算建筑综合能源系统各机组的最优出力，并制定日前调度计划。
11.还包括步骤4，对建筑综合能源系统的能源利用率、新能源消纳利用率进行验证。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果：
13.(1)本发明针对现有热电机组“以热定电”的运行模式仍将导致弃风弃光频发，造成可再生能源浪费的问题，通过以下两种方式优化建筑综合能源系统的供能结构来解决传统电力系统调度新能源发电就地消纳困难的问题。首先，引入地源热泵等高效的电制热设备供热，以此来解耦热电联产机组的“以热定电”运行模式，并利用可再生能源供热，进一步提高建筑综合能源系统的可再生能源消纳能力。然后，引入含有蓄电池和储热罐的综合储能设备，以此来增加建筑综合能源系统的可调控能力，进一步促进可再生能源的消纳。本发明主要通过优化建筑综合能源系统的供能网络和能源转换网络的结构来消纳可再生能源。
14.(2)本发明通过配置地源热泵和蓄电池、储热罐的储能设备，实现了热电联产机组的热电解耦，在调度周期内大幅度增强了新能源的消纳能力，并且相较于传统功能系统的环境污染降低了56.82％，具有良好的环境效益。
15.(3)本发明可以有效地提高建筑综合能源系统的运行效益，相较于传统功能系统总运行效益提高了50.8％。
16.(4)本发明可以提高建筑综合能源系统中多种能源的协同互补水平，相较于传统功能系统能源利用率提高了33.14％。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本发明建筑综合能源系统结构示意图；
19.图2为本发明日前调度优化方法流程图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性，或
者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。另外，术语“相连”、“连接”等可以是元件之间直接相连，也可以是经由其他元件的间接相连。
22.实施例1：
23.本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，一种基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法，包括以下步骤：
24.步骤1，构建建筑综合能源系统，以及建筑综合能源系统的能源耦合与能耗特性模型，所述建筑综合能源系统包括燃气轮机、余热锅炉、光伏发电机组、风力发电机组、地源热泵、蓄电池、储热罐。
25.本方法所涉及的建筑综合能源系统在规划、建设和运行等过程中，对各种能源的产生、传输、分配、转换和存储等环节实施有机协调与优化，进而形成综合能源产供销一体化的系统。建筑综合能源系统主要由供能网络、能量转换网络、能量存储网络以及终端用能网络共同组成。
26.请参见图1，所述供能网络包括电网、天然气网、光伏发电机组、风力发电机组、热电联产机组(combined heating and power，chp)。
27.其中，光伏发电机组出力与光照强度、环境温度等多个因素相关，因此光伏发电机组的出力表示为：
28.p
pv
(t)＝l(t)
·mpv
·
η
pv
29.其中，p
pv
(t)为t时刻光伏发电机组的发电功率，l(t)为t时刻光照强度，m
pv
为光伏发电机组接受光照的面积，η
pv
为光电效率。
30.风力发电机组将风力转换为电能，且风机的出力与实时风速有关，因此风力发电机组的出力表示为：
[0031][0032]
其中，p
wt
(t)为t时刻风力发电机组的发电功率，为额定电功率，v
out
为切出风速，v(t)为风速，v
in
为切入风速，v
nom
为额定风速。
[0033]
请继续参见图1，热电联产机组是集发电、供热为一体的供能系统，包括燃气轮机和余热锅炉两部分。燃气轮机通过燃烧天然气带动叶轮旋转发电，并且将燃烧排除的高温余热经余热锅炉回收进行二次利用，实现能量的梯级利用，有利于提高能源的利用效率。但由于热电联产机组输出的电功率和热功率之间存在耦合关系，在供热需求较大时，在提高供热量的同时不得不提高供电量，使热电联产机组处于“以热定电”的运行模式，导致热电联产机组中电能过剩，只通过弃风来满足电能的供需平衡。热电联产机组的电功率和热功率表示为：
[0034]
p
chp
(t)＝η
p
·gchp
(t)
·hgas
[0035]hchp
(t)＝η
gt
·
η
eb
·gchp
(t)
·hgas
[0036]
其中，p
chp
(t)为t时刻热电联产机组输出的电功率；g
chp
(t)为t时刻消耗的天然气量；η
p
为电效率；η
gt
为热效率；η
eb
为余热锅炉的热回收效率；h
chp
(t)为t时刻热电联产机组输
出的热功率；h
gas
为天然气热值，一般取9.73kwh/m3。
[0037]
请继续参见图1，所述能量转换网络包括地源热泵，地源热泵是一种利用地下浅层热资源消耗少量的电能，实现低品位热能向高品位热能转移进行供热的设备。与电锅炉、空调等传统的电制热设备相比，地源热泵的能效比(coefficient ofperformance，cop)更高，供热效率更高。且地源热泵可以从两个方面提升新能源的消纳空间：首先，它作为一个用电设备来消纳新能源；其次，它可以供应大量的热能，以减少热电联产机组供热量，进一步减少燃气轮机的发电功率。因此，为了促进新能源消纳，引入地源热泵这个高效的能量转化设备，以优化建筑综合能源系统的供能结构，实现热电联产机组的热电解耦。地源热泵的出力表示为：
[0038]hhp
(t)＝p
hp
(t)
·
η
hp
[0039]
其中，h
hp
(t)为t时刻地源热泵输出的热功率；p
hp
(t)为t时刻地源热泵消耗的热功率；η
hp
为制热能效比。
[0040]
请继续参见图1，所述能量存储网络包括蓄电池和储热罐，能量存储网络具有能量转移的能力，因此蓄电池在电负荷低谷但风电高发时，可以存储富余的新能源，并在用电高峰期供电；而储热罐可以在供热高峰供热，减少热电联产机组的供热量，进一步减少热电联产机组的发电功率，以消纳新能源。因此，为了促进该时间的新能源消纳，引入能量储存网络提高热电联产机组的运行灵活性，实现能量在时间上的转移。考虑蓄电池和储热罐的效率以及耗散率，蓄电池和储热罐的数学模型为：
[0041][0042][0043]
其中，s
bat
(t)为t时刻蓄电池存储的电能，s
bat
(t-1)为t-1时刻蓄电池存储的电能，σ
bat
为蓄电池的耗散率，为t时刻蓄电池的充电功率，为t时刻蓄电池的放电功率，为蓄电池的充电效率，为蓄电池的放电效率；s
hot
(t)为t时刻储热罐存储的热能，s
hot
(t-1)为t-1时刻储热罐存储的热能，σ
hot
为储热罐的耗散率，为t时刻储热罐的储热功率，为t时刻储热罐的放热功率，为储热效率，为放热效率。
[0044]
所述终端用能网络包括用户的电负荷和热负荷。
[0045]
步骤2，获取电负荷、热负荷、风力发电、光伏发电的数据，以及购售电系数、天然气系数、相关设备参数、污染物排放参数、治理系数的数据。
[0046]
步骤3，基于步骤2获取的数据，构建建筑综合能源系统的日前调度优化模型，所述日前调度优化模型以系统用能、设备启停以及弃风弃光综合效益最大为目标，在获得日前负荷值和新能源发电量的基础上，计算建筑综合能源系统各机组的最优出力，并制定日前调度计划。
[0047]
所述日前调度优化模型以建筑综合能源系统的燃气轮机启停频率、弃风弃光量和调度周期内总运行函数值最小为目标函数，其表达式为：
[0048]
min f＝f
grid
+f
om
+f
gas
+f
wp
+f
gt
+f
en
[0049]
其中，f
grid
为购电函数，f
om
为设备运维函数，f
gas
为购气函数，f
wp
为弃风弃光惩罚函数，f
gt
为燃气轮机启停函数，f
en
为环境函数。
[0050]
(1)购电函数
[0051][0052]
其中，f
buy
(t)为t时段的购电系数，p
buy
(t)为t时段的购电功率；f
sell
(t)为t时段的售电系数，p
sell
(t)为t时段的售电功率；t表示共有t个时段。
[0053]
(2)设备运维函数
[0054][0055]
其中，p
out,i
(t)为第i台供电设备在t时刻的输出功率(含充放电)，n为供电设备总数；f
om,i
为第i台供电设备单位输出功率的运维系数；h
out,j
(t)为第j台供热设备在t时刻的输出功率(含储放热)，m为供热设备总数；f
om,j
为第j台供热设备单位输出功率的运维系数。
[0056]
(3)购气函数
[0057][0058]
其中，f
gas
为购气系数。
[0059]
(4)弃风弃光惩罚函数
[0060][0061][0062][0063][0064]
其中，p
wp
(t)为t时刻弃风弃光功率，为t时刻光伏发电机组的额定电功率，为t时刻风力发电机组的额定电功率，f
wp
为弃风弃光惩罚系数。
[0065]
(5)燃气轮机启停函数
[0066]
燃气轮机启停需要消耗额外的天然气，且频繁的启停会增加其维护费用，降低使用寿命。
[0067]
[0068]
其中，λ
gt
(t)为t时刻燃气轮机启停状态的0-1变量，0表示停止，1表示启动；f
gt
为启停惩罚系数。
[0069]
(6)环境函数
[0070][0071]
其中，βk表示第k种污染物治理系数，k为污染物种类数量；ps(t)为第s种设备在t时刻的出力，e为设备种类总数；α
s,k
为第s种设备对第k种污染物的排放系数。
[0072]
所述日前调度优化模型的约束条件为：
[0073]
(1)供需平衡约束
[0074]
建筑综合能源系统能量的供需平衡包括电功率平衡和热功率平衡，电功率平衡约束为：
[0075][0076]
热功率平衡约束为：
[0077][0078]
其中，p
load
(t)为用户t时刻的电负荷，h
load
(t)为用户t时刻的热负荷。
[0079]
(2)设备运行约束
[0080]
当燃气轮机的出力降低时，其发电效率也会随之降低，因此，为其设置一个切除功率，燃气轮机的出力必须大于切除功率，否则将停机。
[0081][0082]
其中，φ
gt
为燃气轮机的切除函数，为燃气轮机的最大输出功率。
[0083]
其余设备的供能效率基本不会随着出力的变化而变化，其运行约束为：
[0084][0085]
其中，ps(t)为设备s在t时刻的出力，为设备s的最大出力。
[0086]
(3)储能运行约束
[0087]
储能设备(包括蓄电池、储能罐)只能在时间尺度上转移能量，既不能产生能量也不会消耗能量。因此，在日前调度优化中通常要求储能设备在调度周期前后储能量保持一致。
[0088]
约束储能量在调度周期前后保持一致：
[0089]
s(t
start
)＝s(t
end
)
[0090]
约束储能设备的储能量：
[0091]smin
≤s(t)≤s
max
[0092]
约束储能设备的充能功率和放能功率，并保证储能不能同时充放能：
[0093][0094]
[0095]
其中，t
start
表示调度周期的起始时刻，t
end
表示调度周期的结束时刻，s(t
start
)表示储能设备在起始时刻的储能量，s(t
end
)表示储能设备在结束时刻的储能量，s
min
表示储能设备的储能上限，s
max
表示储能设备的储能下限；p
cha
(t)为t时刻的充能功率，为最大充能功率；p
dis
(t)为t时刻的放能功率，为最大放能功率；λ
cap
为储能设备充放能状态的0-1变量，0表示放能，1表示充能。
[0096]
(4)联络线约束
[0097]
联络线约束是为了限制建筑综合能源系统向大电网购电和售电的功率上限，并且约束建筑综合能源系统的购售电状态。
[0098][0099]
p
buy
·
p
sell
＝0
[0100]
其中，p
buy
为购电功率，p
sell
为售电功率，为建筑综合能源系统向大电网购电和售电的功率上限。
[0101]
考虑新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化问题是一个混合整数线性规划问题，可以采用matlab软件中的yalmip工具箱调用cplex求解，求解各机组最优出力，制定调度计划。
[0102]
步骤4，对建筑综合能源系统的能源利用率、新能源消纳利用率进行验证。
[0103]
能源利用率反映建筑综合能源系统对常规能源与新能源的利用情况，是指建筑综合能源系统有效利用的能量与实际消耗的能量的比率，可以有效地衡量建筑综合能源系统对综合能源的利用情况，其计算式为：
[0104][0105]
其中，η
ies
为能源利用率，η
p
为建筑综合能源系统中发电厂的平均供电功率。
[0106]
新能源消纳利用率反映建筑综合能源系统对新能源的消纳能力，可以有效地衡量建筑综合能源系统对新能源的利用情况，其计算式为：
[0107][0108]
其中，η
res
为新能源消纳利用率，p
nwotm
(t)为t时刻风力发电机组的总发电功率，为t时刻光伏发电机组的总发电功率。
[0109]
综上所述，本发明提出的方法在满足建筑用户多元用能需求的同时，能有效提高建筑综合能源系统的能源利用效率和新能源的消纳能力。首先，引入地源热泵等高效的电制热设备供热，以此来解耦热电联产机组的“以热定电”运行模式，并利用新能源供热，进一步提高建筑综合能源系统的新能源消纳能力。然后，引入含有蓄电池和储热罐的储能设备，以此来增加建筑综合能源系统的可调控能力，进一步促进新能源的消纳能力。
[0110]
实施例2：
[0111]
本实施例在实施例1的基础上，做参数含义变通。所述日前调度优化模型以建筑综合能源系统的燃气轮机启停频率、弃风弃光量和调度周期内总运行函数值最小为目标函数，其表达式为：
[0112]
min f＝f
grid
+f
om
+f
gas
+f
wp
+f
gt
+f
en
[0113]
其中，f
grid
为购电成本，f
om
为设备运维成本，f
gas
为购气成本，f
wp
为弃风弃光惩罚成本，f
gt
为燃气轮机启停成本，f
en
为环境成本。
[0114]
(1)购电成本
[0115][0116]
其中，f
buy
(t)为t时段的购电价格，p
buy
(t)为t时段的购电功率；f
sell
(t)为t时段的售电价格，p
sell
(t)为t时段的售电功率；t表示共有t个时段。
[0117]
(2)设备运维成本
[0118][0119]
其中，p
out,i
(t)为第i台供电设备在t时刻的输出功率，n为供电设备总数；f
om,i
为第i台供电设备单位输出功率的运维费用；h
out,j
(t)为第j台供热设备在t时刻的输出功率，m为供热设备总数；f
om,j
为第j台供热设备单位输出功率的运维费用。
[0120]
(3)购气成本
[0121][0122]
其中，f
gas
为购气价格。
[0123]
(4)弃风弃光惩罚成本
[0124][0125][0126][0127][0128]
其中，p
wp
(t)为t时刻弃风弃光功率，为t时刻光伏发电机组的额定电功率，为t时刻风力发电机组的额定电功率，f
wp
为弃风弃光惩罚费用。
[0129]
(5)燃气轮机启停成本
[0130]
燃气轮机启停需要消耗额外的天然气，且频繁的启停会增加其维护费用，降低使用寿命。
[0131][0132]
其中，λ
gt
(t)为t时刻燃气轮机启停状态的0-1变量，0表示停止，1表示启动；f
gt
为启停惩罚费用。
[0133]
(6)环境成本
[0134][0135]
其中，βk表示第k种污染物治理费用，k为污染物种类数量；ps(t)为第s种设备在t时刻的出力，e为设备种类总数；α
s,k
为第s种设备对第k种污染物的排放费用。
[0136]
容易理解的，建筑综合能源系统日前调度优化后求解的各机组最优出力不受成本和价格的影响，而是各机组最优出力影响成本和价格，对于日前调度是否达到最优出力，则通过成本来体现。
[0137]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，构建建筑综合能源系统，以及建筑综合能源系统的能源耦合与能耗特性模型，所述建筑综合能源系统包括燃气轮机、余热锅炉、光伏发电机组、风力发电机组、地源热泵、蓄电池、储热罐；步骤2，获取电负荷、热负荷、风力发电、光伏发电的数据，以及购售电系数、天然气系数、相关设备参数、污染物排放参数、治理系数的数据；步骤3，基于步骤2获取的数据，构建建筑综合能源系统的日前调度优化模型，所述日前调度优化模型以系统用能、设备启停以及弃风弃光综合效益最大为目标，在获得日前负荷值和新能源发电量的基础上，计算建筑综合能源系统各机组的最优出力，并制定日前调度计划。2.根据权利要求1所述的基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法，其特征在于：所述步骤1中，构建建筑综合能源系统，以及建筑综合能源系统的能源耦合与能耗特性模型的步骤，包括：构建的所述建筑综合能源系统包括供能网络、能量转换网络、能量存储网络、终端用能网络；所述供能网络包括电网、天然气网、光伏发电机组、风力发电机组、热电联产机组；光伏发电机组的出力表示为：p
pv
(t)＝l(t)
·
m
pv
·
η
pv
其中，p
pv
(t)为t时刻光伏发电机组的发电功率，l(t)为t时刻光照强度，m
pv
为光伏发电机组接受光照的面积，η
pv
为光电效率；风力发电机组的出力表示为：其中，p
wt
(t)为t时刻风力发电机组的发电功率，为额定电功率，v
out
为切出风速，v(t)为风速，v
in
为切入风速，v
nom
为额定风速；热电联产机组的电功率和热功率表示为：p
chp
(t)＝η
p
·
g
chp
(t)
·
h
gas
h
chp
(t)＝η
gt
·
η
eb
·
g
chp
(t)
·
h
gas
其中，p
chp
(t)为t时刻热电联产机组输出的电功率；g
chp
(t)为t时刻消耗的天然气量；η
p
为电效率；η
gt
为热效率；η
eb
为余热锅炉的热回收效率；h
chp
(t)为t时刻热电联产机组输出的热功率；h
gas
为天然气热值；所述能量转换网络包括地源热泵；所述地源热泵的出力表示为：h
hp
(t)＝p
hp
(t)
·
η
hp
其中，h
hp
(t)为t时刻地源热泵输出的热功率；p
hp
(t)为t时刻地源热泵消耗的热功率；
η
hp
为制热能效比；所述能量存储网络包括蓄电池和储热罐；所述蓄电池的数学模型为：所述储热罐的数学模型为：其中，s
bat
(t)为t时刻蓄电池存储的电能，s
bat
(t-1)为t-1时刻蓄电池存储的电能，σ
bat
为蓄电池的耗散率，为t时刻蓄电池的充电功率，为t时刻蓄电池的放电功率，为蓄电池的充电效率，为蓄电池的放电效率；s
hot
(t)为t时刻储热罐存储的热能，s
hot
(t-1)为t-1时刻储热罐存储的热能，σ
hot
为储热罐的耗散率，为t时刻储热罐的储热功率，为t时刻储热罐的放热功率，为储热效率，为放热效率；所述终端用能网络包括用户的电负荷和热负荷。3.根据权利要求2所述的基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法，其特征在于：所述步骤3中，日前调度优化模型的目标函数为：minf＝f
grid
+f
om
+f
gas
+f
wp
+f
gt
+f
en
其中，f
grid
为购电函数，f
om
为设备运维函数，f
gas
为购气函数，f
wp
为弃风弃光惩罚函数，f
gt
为燃气轮机启停函数，f
en
为环境函数；(1)购电函数其中，f
buy
(t)为t时段的购电系数，p
buy
(t)为t时段的购电功率；f
sell
(t)为t时段的售电系数，p
sell
(t)为t时段的售电功率；t表示共有t个时段；(2)设备运维函数其中，p
out,i
(t)为第i台供电设备在t时刻的输出功率，n为供电设备总数；f
om,i
为第i台供电设备单位输出功率的运维系数；h
out,j
(t)为第j台供热设备在t时刻的输出功率，m为供热设备总数；f
om,j
为第j台供热设备单位输出功率的运维系数；(3)购气函数
其中，f
gas
为购气系数；(4)弃风弃光惩罚函数(4)弃风弃光惩罚函数(4)弃风弃光惩罚函数(4)弃风弃光惩罚函数其中，p
wp
(t)为t时刻弃风弃光功率，为t时刻光伏发电机组的额定电功率，为t时刻风力发电机组的额定电功率，f
wp
为弃风弃光惩罚系数；(5)燃气轮机启停函数其中，λ
gt
(t)为t时刻燃气轮机启停状态的0-1变量，0表示停止，1表示启动；f
gt
为启停惩罚系数；(6)环境函数其中，β
k
表示第k种污染物治理系数，k为污染物种类数量；p
s
(t)为第s种设备在t时刻的出力，e为设备种类总数；α
s,k
为第s种设备对第k种污染物的排放系数。4.根据权利要求3所述的基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法，其特征在于：所述日前调度优化模型的约束条件为：(1)供需平衡约束电功率平衡约束为：热功率平衡约束为：其中，p
load
(t)为用户t时刻的电负荷，h
load
(t)为用户t时刻的热负荷；(2)设备运行约束燃气轮机的运行约束为：
其中，φ
gt
为燃气轮机的切除函数，为燃气轮机的最大输出功率；其余设备的运行约束为：其中，p
s
(t)为设备s在t时刻的出力，为设备s的最大出力；(3)储能运行约束约束储能量在调度周期前后保持一致：s(t
start
)＝s(t
end
)约束储能设备的储能量：s
min
≤s(t)≤s
max
约束储能设备的充能功率和放能功率，并保证储能不能同时充放能：约束储能设备的充能功率和放能功率，并保证储能不能同时充放能：其中，t
start
表示调度周期的起始时刻，t
end
表示调度周期的结束时刻，s(t
start
)表示储能设备在起始时刻的储能量，s(t
end
)表示储能设备在结束时刻的储能量，s
min
表示储能设备的储能上限，s
max
表示储能设备的储能下限，所述储能设备包括蓄电池和储热罐；p
cha
(t)为t时刻的充能功率，为最大充能功率；p
dis
(t)为t时刻的放能功率，为最大放能功率；λ
cap
为储能设备充放能状态的0-1变量，0表示放能，1表示充能；(4)联络线约束p
buy
·
p
sell
＝0其中，p
buy
为购电功率，p
sell
为售电功率，为建筑综合能源系统向大电网购电和售电的功率上限。5.根据权利要求1所述的基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法，其特征在于：还包括步骤4，对建筑综合能源系统的能源利用率、新能源消纳利用率进行验证。6.根据权利要求5所述的基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法，其特征在于：所述步骤4中，对建筑综合能源系统的能源利用率进行验证的步骤，包括：能源利用率的计算式为：其中，η
ies
为能源利用率，p
sell
(t)为t时段的售电功率，p
load
(t)为用户t时刻的电负荷，h
load
(t)为用户t时刻的热负荷；p
buy
(t)为t时段的购电功率，g
chp
(t)为t时刻消耗的天然气，p
wt
(t)为t时刻风力发电机组的发电功率，p
pv
(t)为t时刻光伏发电机组的发电功率，η
p
为建筑综合能源系统中发电厂的平均供电功率。
7.根据权利要求5所述的基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法，其特征在于：所述步骤4中，对建筑综合能源系统的新能源消纳利用率进行验证的步骤，包括：新能源消纳利用率的计算式为：其中，η
res
为新能源消纳利用率，p
wt
(t)为t时刻风力发电机组的发电功率，p
pv
(t)为t时刻光伏发电机组的发电功率，为t时刻风力发电机组的总发电功率，为t时刻光伏发电机组的总发电功率。

技术总结
本发明涉及基于新能源消纳的建筑综合能源系统日前调度优化方法，包括步骤：构建建筑综合能源系统，以及建筑综合能源系统的能源耦合与能耗特性模型，所述建筑综合能源系统包括燃气轮机、余热锅炉、光伏发电机组、风力发电机组、地源热泵、蓄电池、储热罐；获取电负荷、热负荷、风力发电、光伏发电的数据，以及购售电系数、天然气系数、相关设备参数、污染物排放参数、治理系数的数据；基于获取的数据，构建建筑综合能源系统的日前调度优化模型，所述日前调度优化模型以系统用能、设备启停以及弃风弃光综合效益最大为目标，在获得日前负荷值和新能源发电量的基础上，计算建筑综合能源系统各机组的最优出力，并制定日前调度计划。并制定日前调度计划。并制定日前调度计划。


技术研发人员：张力 任炬光 金立 唐杨 唐侨 罗钰 刘季涛 刘小兵
受保护的技术使用者：西华大学
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/13