一种城镇综合能源系统综合需求响应方法与流程

1.本技术涉及含多种能源形式的电力系统运行和控制技术领域，尤其涉及一种城镇综合能源系统综合需求响应方法。


背景技术：

2.城镇综合能源系统作为综合能源系统的一种重要形式，通过多能转换设备(如热电联产机组)之间的多能替代，可以高效、低碳、经济地满足城镇区域内的电力、天然气、冷和热等多种能源的需求。
3.然而存在以下不足：由于电网中高比例的新能源的多变性和不确定性，电网需要更多的运行备用来维持电网供需平衡。为了保证电网的可靠运行，通过需求响应，空调可以在电力负荷高峰通过转移用电需求至其他时段来提供运行备用。然而，空调参与需求响应，需要临时改变空调的设置温度，损害终端用户的热舒适度。通常，终端用户会在需求响应结束时将空调调回原来的设置温度以满足他们的热舒适度。这一动作或使大量空调同时重启，从而导致用电量突然增加，大量负荷同时重新接入电网而产生功率反弹，导致电网会出现反弹效应。
4.中国专利《一种面向家庭智能用电的多能源综合优化调度方法》，公开号：cn110544175a，公开日：2019年12月06日，公开了针对家庭中的供热设备，考虑家庭燃气装置与温控型负荷设备用能特性及其热力耦合关系，建立家庭中的动态传热数学模型；针对家庭中的分布式电源、储能设备，以及其他多种电力负荷设备的用能特性，建立对应设备数学模型；建立家庭多能源综合优化调度模型，模型以最小化居民用户的用能成本和舒适度损失为目标，同时考虑系统运行的必要约束条件；将家庭各种用能设备与用户设定参数输入到cplex优化求解器中，结合预测温度数据、热水用量以及光伏出力情况进行优化，求解家庭多能源综合优化调度结果。然而其仅考虑了家庭情况下的用能成本以及舒适度平衡，并未考虑整体电网状态下的负荷与舒适度平衡，单一家庭平衡舒适度所带来的用能成本增加不足以出现功率反弹，但多家庭接入电网在确保舒适度情况下就会带来大量负荷的增加，从而导致电网出现反弹效应。


技术实现要素：

5.本技术针对现有技术中存在满足终端用户舒适度时会造成大量负荷从而导致电网出现反弹效应的问题，提供一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，考虑综合温控负荷多能替代特性，通过双层优化目标函数以及约束条件确定城镇综合能源系统多能转换设备的出力功率调度与综合温控负荷的出力功率，从而通过合理的多能转换设备出力调度，平衡终端用户舒适度与高负荷的关系，避免了电网反弹效应的产生，提高了综合需求响应下运行备用持续时间。
6.为实现上述技术目的，本技术提供一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，用于根据综合温控负荷调整多能转换设备调度策略，包括如下步骤：s1：采集电网、天然气网、
热网以及冷网的已知基础网络数据；s2：建立第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件；s3：根据第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件计算城镇综合能源系统总的电负荷pe
eh
(t)、城镇综合能源系统总的热负荷ph
eh
(t)以及城镇综合能源系统总的冷负荷pc
eh
(t)；s4：建立第二层优化的目标函数以及第二层优化的约束条件；s5：根据第二层优化的目标函数以及第二层优化的约束条件计算得出各多能转换设备的出力功率最优解，并依据最优解输出多能转换设备出力最优策略。
7.可选的，第一层优化的目标函数为：其中，f1为终端用户的热舒适，t为综合需求响应的分钟数，v为终端用户的房间数量，θ1和θ2为终端用户的热舒适系数，t
vin
(t)为终端用户的房间温度，t
vcomf
为终端用户的最舒适温度。
8.可选的，第一层优化的约束条件为：其中，为房间的综合温控负荷的能量传输功率下限，p
vrad
(t)为房间的综合温控负荷的能量传输功率，为房间的综合温控负荷的能量传输功率上限。
9.可选的，s3包括：根据第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件计算房间的综合温控负荷的能量传输功率p
vrad
(t)以及房间的空调压缩机的运行状态根据综合温控负荷的能量传输功率p
vrad
(t)以及房间的空调压缩机的运行状态计算城镇综合能源系统总的电负荷pe
eh
(t)、城镇综合能源系统总的热负荷ph
eh
(t)以及城镇综合能源系统总的冷负荷pc
eh
(t)。
10.可选的，城镇综合能源系统总的电负荷pe
eh
(t)为：其中，pe(t)为综合需求响应期间终端用户的非空调负荷的电能使用量，v为终端用户的房间数量，p
vac
为终端用户的房间空调额定功率。
11.可选的，城镇综合能源系统总的热负荷ph
eh
(t)为：其中，ph(t)为综合需求响应期间终端用户的非综合温控负荷的热能使用量，ms为综合温控负荷的运行模式，v为终端用户的房间数量。
12.可选的，城镇综合能源系统总的冷负荷pc
eh
(t)为：其中，pc(t)为综合需求响应期间终端用户的非综合温控负荷的冷能使用量，ms为综合温控负荷的运行模式，v为终端用户的房间数量。
13.可选的，第二层优化的目标函数为：其中，f2为全年城镇综合能源系统的用能损耗，t为综合需求响应的分钟数，me为电损耗系数，pe(t)为城镇综合能源系统所需电量，mg为天然气损耗系数，pg(t)为城镇综合能源系统所需天然气。
14.可选的，第二层优化的约束条件包括等式约束以及不等式约束；其中，等式约束包
括热电联产机组运行等式约束、电锅炉运行等式约束、气锅炉运行等式约束、吸收式制冷机运行等式约束以及城镇综合能源系统的供能与负荷平衡约束；不等式约束包括电网向终端负荷提供的电能不等式约束、热电联产机组运行不等式约束、电锅炉运行不等式约束、气锅炉运行不等式约束以及吸收式制冷机运行不等式约束。
15.可选的，城镇综合能源系统的供能与负荷平衡约束为：pe
eh
(t)＝pe
en,el
(t)+pe
chp,el
(t)，ph
eh
(t)＝ph
chp,hl
(t)+ph
eb,hl
(t)+ph
gb,hl
(t)，pc
eh
(t)＝pc
ab,cl
(t)；其中，pe
eh
(t)为城镇综合能源系统总的电负荷，pe
en,el
(t)为电网向终端负荷提供的电能功率，pe
chp,el
(t)为热电联产机组向终端负荷提供的电能功率，ph
eh
(t)为城镇综合能源系统总的热负荷，ph
chp,hl
(t)为热电联产机组向终端负荷提供的热能功率，ph
eb,hl
(t)为电锅炉向终端负荷提供的热能功率，ph
gb,hl
(t)为气锅炉向终端负荷提供的热能功率，pc
eh
(t)为城镇综合能源系统总的冷负荷，pc
ab,cl
(t)为吸收式制冷机向终端负荷提供的冷能功率。
16.本技术的有益效果：考虑综合温控负荷多能替代特性的城镇综合能源系统综合需求响应方法，确定城镇综合能源系统综合需求响应策略，降低需求响应对终端用户的热舒适度的影响，增加提供给电网运行备用的容量、持续时间，减小需求响应结束后电网用电负荷的反弹现象，提高了城镇综合能源系统的工作效率，实现了城镇综合能源系统整体最优。
附图说明
17.图1为本技术一种实施例情况下的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法的流程示意图。
18.图2为本技术另一种实施例情况下的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法的城镇综合能源系统示例图。
19.图3为如图2所示的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法的城镇综合能源系统的电、热、冷能负荷情况示意图。
20.图4为如图2所示的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法的终端用户房间温度的结果示意图。
具体实施方式
21.为使本技术的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本技术的一种最佳实施例，仅用以解释本技术，并不限定本技术的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.城镇综合能源系统包括电网、天然气网、多能转换设备、热网、冷网、终端负荷的六个部分。多能转换设备分别从电网与天然气网接收电能与天然气，进行不同能源的相互转换产生电能、热能、冷能，通过电网将电能递给终端负荷，通过热网将热能递给终端负荷，通过冷网将冷能递给终端负荷。
23.多能转换设备包括热电联产机组、电锅炉、气锅炉、吸收式制冷机的四个部分；热电联产机组分别连接天然气网、热网、电网，从天然气网中接收天然气并向热网和电网分别同时提供热能与电能，依据热电联产机组的功率参数和出力方式按照比例进行电能与热能的出力分配；电锅炉分别连接电网、热网，从电网中接收的电能，依据电锅炉的功率参数向
热网提供热能；气锅炉分别连接天然气网、热网，从天然气网中接收天然气，依据气锅炉的功率参数向热网提供热能；吸收式制冷机分别连接热网、冷网，从热网中接收热能，依据吸收式制冷机的功率参数向冷网提供冷能。
24.综合需求响应指对用户的电、热、冷负荷进行控制的手段以实现电网中电负荷的增加或减少。综合温控负荷指终端用户的利用热、冷能供能的设备，进行房间温度的控制。热舒适度由用户舒适温度与房间温度的差异决定。电网运行备用是电网中处于备用状态的发电机组容量和正在发电但是没有满发的剩余容量，通过减少电负荷可以增加电网运行备用。
25.如图1所示，本技术提供一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，包括如下步骤：s1：采集电网、天然气网、热网以及冷网的已知基础网络数据；s2：建立第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件；s3：根据第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件计算城镇综合能源系统总的电负荷pe
eh
(t)、城镇综合能源系统总的热负荷ph
eh
(t)以及城镇综合能源系统总的冷负荷pc
eh
(t)；s4：建立第二层优化的目标函数以及第二层优化的约束条件；s5：根据第二层优化的目标函数以及第二层优化的约束条件计算得出各多能转换设备的出力功率最优解，并依据最优解输出多能转换设备出力最优策略。
26.具体的，步骤s1中，通过城镇综合能源系统中的传感器或者通过工具采集获得电网、天然气网、热网以及冷网的已知基础网络数据。已知基础网络数据至少包括：综合需求响应数据、城镇综合能源系统数据、终端负荷数据、终端用户数据、综合温控负荷数据以及多能转换设备数据。
27.综合需求响应数据至少包括：综合需求响应的分钟数t；综合需求响应调整温度δt
dr
。
28.城镇综合能源系统数据至少包括：天然气损耗系数mg；电损耗系数me。
29.终端负荷数据至少包括：综合需求响应期间终端用户的非空调负荷的电能使用量pe(t)；综合需求响应期间终端用户的非综合温控负荷的热能使用量ph(t)；综合需求响应期间终端用户的非综合温控负荷的冷能使用量pc(t)。
30.终端用户数据至少包括：终端用户的房间数量v；终端用户的房间热容cv；终端用户的房间热阻rv；终端用户的房间空调的能效比cop
vac
；终端用户的房间空调额定功率p
vac
；终端用户的房间空调设定温度终端用户的热舒适系数θ1和θ2；终端用户的最舒适温度t
vcomf
；房间的空调压缩机的启动温度上限房间的空调压缩机的启动温度下终端用户的室外温度t
vout
(t)。
31.综合温控负荷数据至少包括：综合温控负荷的运行模式ms。
32.多能转换设备数据至少包括：热电联产机组的电能的出力效率热电联产机组的热能的出力效率电锅炉的出力效率η
eb
；气锅炉的出力效率η
gb
；吸收式制冷机的出力效率η
ab
；热电联产机组的电能的出力上限热电联产机组的热能的出力上限
电锅炉的出力上限气锅炉的出力上限吸收式制冷机的出力上限电网向终端负荷提供的电能上限
33.进一步，步骤s2中建立第一层优化的目标函数包括：根据终端用户的房间温度t
vin
(t)、终端用户的最舒适温度t
vcomf
、终端用户的热舒适系数θ1和θ2建立以下终端用户的热舒适f1的优化目标函数：
34.其中，终端用户的房间温度t
vin
(t)由终端用户的房间热容cv、终端用户的房间热阻rv、综合温控负荷的运行模式ms、房间的空调压缩机的运行状态终端用户的房间空调的能效比cop
vac
、房间的综合温控负荷的能量传输功率p
vrad
(t)、终端用户的室外温度t
vout
(t)用以下公式计算获得：可以理解的是，此处所说的房间为终端用户的房间。
35.更为具体的，房间的空调压缩机的运行状态由终端用户的房间温度t
vin
(t)、房间的空调压缩机的启动温度上限房间的空调压缩机的启动温度下采用以下公式计算获得：综合温控负荷的运行模式ms采用以下公式计算获得：
36.作为优选的，步骤s2中建立第一层优化的约束条件包括：第一层优化的约束由房间的综合温控负荷的能量传输功率p
vrad
(t)、房间的综合温控负荷的能量传输功率上限房间的综合温控负荷的能量传输功率下限采用以下公式计算获得：
37.此时，根据建立的第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件进行优化计算，求得房间的综合温控负荷的能量传输功率p
vrad
(t)以及房间的空调压缩机的运行状态
38.可选的，通过分支定界法或智能算法等优化策略输出算法，以已知基础网络数据作为输入量，不断优化求解得到最优房间的综合温控负荷的能量传输功率p
vrad
(t)以及房
间的空调压缩机的运行状态
39.进一步，根据房间的综合温控负荷的能量传输功率p
vrad
(t)以及房间的空调压缩机的运行状态求得此时城镇综合能源系统总的电负荷pe
eh
(t)、城镇综合能源系统总的热负荷ph
eh
(t)、城镇综合能源系统总的冷负荷pc
eh
(t)。
40.具体的，城镇综合能源系统总的电负荷pe
eh
(t)由综合需求响应期间终端用户的非空调负荷的电能使用量pe(t)、房间的空调压缩机的运行状态终端用户的房间空调额定功率p
vac
采用以下公式计算获得：
41.城镇综合能源系统总的热负荷ph
eh
(t)由综合需求响应期间终端用户的非综合温控负荷的热能使用量ph(t)、综合温控负荷的运行模式ms、房间的综合温控负荷的能量传输功率p
vrad
(t)采用以下公式计算获得：
42.城镇综合能源系统总的冷负荷pc
eh
(t)由综合需求响应期间终端用户的非综合温控负荷的冷能使用量pc(t)、综合温控负荷的运行模式ms、房间的综合温控负荷的能量传输功率p
vrad
(t)采用以下公式计算获得：
43.更为具体的，步骤s4中建立第二层优化的目标函数包括：根据城镇综合能源系统所需电量pe(t)、电损耗系数me、城镇综合能源系统所需天然气pg(t)与天然气损耗系数mg建立以下全年城镇综合能源系统的用能损耗f2的优化目标函数：
44.其中，城镇综合能源系统所需电量pe(t)与城镇综合能源系统所需天然气pg(t)由电网向终端负荷提供的电能功率pe
en,el
(t)、电网向电锅炉提供的电能功率pe
en,eb
(t)、天然气网向热电联产机组提供的天然气功率pg
gn,chp
(t)、天然气网向气锅炉提供的天然气功率pg
gn,gb
(t)采用以下公式计算获得：pe(t)＝pe
en,el
(t)+pe
en,eb
(t)pg(t)＝pg
gn,chp
(t)+pg
gn,gb
(t)。
45.进一步，步骤s4中建立第二层优化的约束条件包括：建立等式约束以及不等式约束。
46.(1)建立等式约束
47.热电联产机组运行等式约束由天然气网向热电联产机组提供的天然气功率pg
gn,chp
(t)、热电联产机组向终端负荷提供的电能功率pe
chp,el
(t)、热电联产机组向终端负荷提供的热能功率ph
chp,hl
(t)、热电联产机组向吸收式制冷机提供的热能功率ph
chp,ab
(t)、
热电联产机组的电能的出力效率热电联产机组的热能的出力效率采用以下公式计算获得：
48.电锅炉运行等式约束由电网向电锅炉提供的电能功率pe
en,eb
(t)、电锅炉向终端负荷提供的热能功率ph
eb,hl
(t)、电锅炉向吸收式制冷机提供的热能功率ph
eb,ab
(t)、电锅炉的出力效率η
eb
采用以下公式计算获得：pe
en,eb
(t)＝(ph
eb,hl
(t)+ph
eb,ab
(t))/η
eb
。
49.气锅炉运行等式约束由天然气网向气锅炉提供的天然气功率pg
gn,gb
(t)、气锅炉向终端负荷提供的热能功率ph
gb,hl
(t)、气锅炉向吸收式制冷机提供的热能功率ph
gb,ab
(t)、气锅炉的出力效率η
gb
采用以下公式计算获得：pg
gn,gb
(t)＝(ph
gb,hl
(t)+ph
gb,ab
(t))/η
gb
。
50.吸收式制冷机运行等式约束由热电联产机组向吸收式制冷机提供的热能功率ph
chp,ab
(t)、电锅炉向吸收式制冷机提供的热能功率ph
eb,ab
(t)、气锅炉向吸收式制冷机提供的热能功率ph
gb,ab
(t)、吸收式制冷机向终端负荷提供的冷能功率pc
ab,cl
(t)、吸收式制冷机的出力效率η
ab
采用以下公式计算获得：pc
ab,cl
(t)＝(ph
chp,ab
(t)+ph
eb,ab
(t)+ph
gb,ab
(t))
×
η
ab
。
51.城镇综合能源系统的供能与负荷平衡约束由城镇综合能源系统的总的电负荷pe
eh
(t)、城镇综合能源系统的总的热负荷ph
eh
(t)、城镇综合能源系统的总的冷负荷pc
eh
(t)、电网向终端负荷提供的电能功率pe
en,el
(t)、热电联产机组向终端负荷提供的电能功率pe
chp,el
(t)、热电联产机组向终端负荷提供的热能功率ph
chp,hl
(t)、电锅炉向终端负荷提供的热能功率ph
eb,hl
(t)、气锅炉向终端负荷提供的热能功率ph
gb,hl
(t)、吸收式制冷机向终端负荷提供的冷能功率pc
ab,cl
(t)采用以下公式计算获得：pe
eh
(t)＝pe
en,el
(t)+pe
chp,el
(t)ph
eh
(t)＝ph
chp,hl
(t)+ph
eb,hl
(t)+ph
gb,hl
(t)pc
eh
(t)＝pc
ab,cl
(t)。
52.(2)建立不等式约束
53.电网向终端负荷提供的电能不等式约束由电网向终端负荷提供的电能功率pe
en,el
(t)、电网向终端负荷提供的电能上限采用以下公式计算获得：
54.热电联产机组运行不等式约束由热电联产机组向终端负荷提供的电能功率pe
chp,el
(t)、热电联产机组向终端负荷提供的热能功率ph
chp,hl
(t)、热电联产机组向吸收式制冷机提供的热能功率ph
chp,ab
(t)、热电联产机组的电能的出力上限热电联产机组的热能的出力上限采用以下公式计算获得：采用以下公式计算获得：
55.电锅炉运行不等式约束由电锅炉向终端负荷提供的热能功率ph
eb,hl
(t)、电锅炉向
吸收式制冷机提供的热能功率ph
eb,ab
(t)、电锅炉的出力上限采用以下公式计算获得：
56.气锅炉运行不等式约束由气锅炉向终端负荷提供的热能功率ph
gb,hl
(t)、气锅炉向吸收式制冷机提供的热能功率ph
gb,ab
(t)、气锅炉的出力上限采用以下公式计算获得：
57.吸收式制冷机运行不等式约束由吸收式制冷机向终端负荷提供的冷能功率pc
ab,cl
(t)、吸收式制冷机的出力上限采用以下公式计算获得：
58.优选的，根据第二层优化的目标函数以及第二层优化的约束条件计算得出各多能转换设备的出力功率最优解，并依据最优解输出多能转换设备出力最优策略。
59.可选的，通过分支定界法或智能算法等优化策略输出算法，以城镇综合能源系统总的电负荷pe
eh
(t)、城镇综合能源系统总的热负荷ph
eh
(t)、城镇综合能源系统总的冷负荷pc
eh
(t)作为输入变量，采用第二层优化的目标函数以及第二层优化的约束条件不断优化计算，求得电网向终端负荷提供的电能功率pe
en,el
(t)、电网向电锅炉提供的电能功率pe
en,eb
(t)、天然气网向热电联产机组提供的天然气功率pg
gn,chp
(t)、天然气网向气锅炉提供的天然气功率pg
gn,gb
(t)、热电联产机组向终端负荷提供的电能功率pe
chp,el
(t)、热电联产机组向终端负荷提供的热能功率ph
chp,hl
(t)、热电联产机组向吸收式制冷机提供的热能功率ph
chp,ab
(t)、电锅炉向终端负荷提供的热能功率ph
eb,hl
(t)、电锅炉向吸收式制冷机提供的热能功率ph
eb,ab
(t)、气锅炉向终端负荷提供的热能功率ph
gb,hl
(t)、气锅炉向吸收式制冷机提供的热能功率ph
gb,ab
(t)、吸收式制冷机向终端负荷提供的冷能功率pc
ab,cl
(t)。
60.进一步可选的，通过历史预测出力调度数据以及历史预测出力功率建立策略输出模型，根据上述求得的最优出力功率输出多能转换设备最优调度策略。
61.本技术提供一个具体的实施例用以作进一步说明：以中国某南方城市典型的城镇综合能源系统为例，该城镇综合能源系统示例图如图2所示。此外，该城镇综合能源系统的电、热、冷能负荷如图3所示。
62.该测试系统的多能转换设备为热电联产机组、电锅炉、气锅炉、吸收式制冷机四种多能转换设备。该测试系统的终端用户房间内同时安装有空调和综合温控负荷设备。利用所提的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，确定四种多能转换设备在综合需求响应期间的出力情况。四种多能转换设备的参数分别如表1、表2、表3、表4所示。表5还展示了城镇综合能源系统空调和综合温控负荷设备的其余参数。
63.表1热电联产机组参数
64.表2电锅炉参数
65.表3单台气锅炉参数
66.表4单台吸收式制冷机参数
67.表5城镇综合能源系统空调和综合温控负荷设备的其余参数表5城镇综合能源系统空调和综合温控负荷设备的其余参数
68.通过设置以下场景并对比结果进一步说明本技术一种城镇综合能源系统综合需求响应方法相较于不考虑综合温控负荷多能替代特性的城镇综合能源系统需求响应方法的优势。
69.场景1：多能转换设备为正常运行调度状态，终端用户的空调也均依据用户个人意愿进行调控。场景1可以提供城镇综合能源系统日常运行状态，为本技术控制场景提供对照。
70.场景2：多能转换设备为正常运行调度状态，而终端用户在需求响应期间，对空调进行调控。场景2可以提供城镇综合能源系统在传统需求响应下的运行状态，为本技术控制场景提供对照。
71.场景3：多能转换设备与终端用户在需求响应期间均进行响应，即多能转换设备进行调度控制，同时终端用户对空调与综合温控负荷进行调控，为本技术内容。
72.终端用户房间温度的结果如图4所示，在案例1中，每个房间空调的设定温度均已设置成终端用户最舒适温度，此为正常空调负荷状态，如图4(a)所示。在案例2中，终端用户会在需求响应期间将空调的设定温度进行调整，这将会影响用户的热舒适情况。因此，在需求响应期间，室内温度将会逐渐接近室外温度，除非达到需求响应合同签订的设置温度。某些用户所签订的合同设定温度与室外温度相差比较大，这种情况下，这些用户的空调将会比其他用户更早的启动，如图4(b)所示。在案例3中，由于综合温控负荷的出力，在综合需求响应策略下，室内温度将会比传统需求响应更接近用户热舒适温度。由于用户热舒适温度与室外温度的差别，一些房间的室内温度可以维持在用户热舒适温度，其余用户也会使室
内温度比案例2更加接近他们的舒适温度，如图4(c)所示。
73.表6优化目标函数的结果
74.优化目标函数的结果如表6所示，案例3中终端用户的热舒适f1相较于案例2，对案例1的提升非常小，极大程度保证了终端用户的热舒适度，但是案例3中全年城镇综合能源系统的用能损耗f2相较于案例1有所提升。此外，相较于案例2，案例3的运行备用容量大大提升、运行备用持续时间大大降低、运行备用反弹现象大大降低。
75.由上述记载和实施可见，本技术方法能在城镇综合能源系统进行综合需求响应时，极大程度保证了终端用户的热舒适度。同时，本技术兼顾综合能源的协调互补，避免不必要与不合理的电能与天然气资源浪费。此外，本技术可以向电网提供大容量、长时间、低反弹效应的运行备用。
76.以上之具体实施方式为本技术一种城镇综合能源系统综合需求响应方法的较佳实施方式，并非以此限定本技术的具体实施范围，本技术的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本技术之形状、结构所作的等效变化均在本技术的保护范围内。

技术特征：
1.一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，用于根据综合温控负荷调整多能转换设备调度策略，其特征在于：包括如下步骤：s1：采集电网、天然气网、热网以及冷网的已知基础网络数据；s2：建立第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件；s3：根据所述第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件计算城镇综合能源系统总的电负荷pe
eh
(t)、城镇综合能源系统总的热负荷ph
eh
(t)以及城镇综合能源系统总的冷负荷pc
eh
(t)；s4：建立第二层优化的目标函数以及第二层优化的约束条件；s5：根据所述第二层优化的目标函数以及第二层优化的约束条件计算得出各多能转换设备的出力功率最优解，并依据最优解输出多能转换设备出力最优策略。2.如权利要求1所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：所述第一层优化的目标函数为：其中，f1为终端用户的热舒适，t为综合需求响应的分钟数，v为终端用户的房间数量，θ1和θ2为终端用户的热舒适系数，为终端用户的房间温度，为终端用户的最舒适温度。3.如权利要求1所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：所述第一层优化的约束条件为：其中，为房间的综合温控负荷的能量传输功率下限，为房间的综合温控负荷的能量传输功率，为房间的综合温控负荷的能量传输功率上限。4.如权利要求1所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：所述s3包括：根据所述第一层优化的目标函数以及第一层优化的约束条件计算房间的综合温控负荷的能量传输功率以及房间的空调压缩机的运行状态根据所述综合温控负荷的能量传输功率以及房间的空调压缩机的运行状态计算城镇综合能源系统总的电负荷pe
eh
(t)、城镇综合能源系统总的热负荷ph
eh
(t)以及城镇综合能源系统总的冷负荷pc
eh
(t)。5.如权利要求4所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：所述城镇综合能源系统总的电负荷pe
eh
(t)为：其中，pe(t)为综合需求响应期间终端用户的非空调负荷的电能使用量，v为终端用户
的房间数量，为终端用户的房间空调额定功率。6.如权利要求4所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：所述城镇综合能源系统总的热负荷ph
eh
(t)为：其中，ph(t)为综合需求响应期间终端用户的非综合温控负荷的热能使用量，m
s
为综合温控负荷的运行模式，v为终端用户的房间数量。7.如权利要求4所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：所述城镇综合能源系统总的冷负荷pc
eh
(t)为：其中，pc(t)为综合需求响应期间终端用户的非综合温控负荷的冷能使用量，m
s
为综合温控负荷的运行模式，v为终端用户的房间数量。8.如权利要求1所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：所述第二层优化的目标函数为：其中，f2为全年城镇综合能源系统的用能损耗，t为综合需求响应的分钟数，m
e
为电损耗系数，p
e
(t)为城镇综合能源系统所需电量，m
g
为天然气损耗系数，p
g
(t)为城镇综合能源系统所需天然气。9.如权利要求1所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：所述第二层优化的约束条件包括等式约束以及不等式约束；其中，等式约束包括热电联产机组运行等式约束、电锅炉运行等式约束、气锅炉运行等式约束、吸收式制冷机运行等式约束以及城镇综合能源系统的供能与负荷平衡约束；不等式约束包括电网向终端负荷提供的电能不等式约束、热电联产机组运行不等式约束、电锅炉运行不等式约束、气锅炉运行不等式约束以及吸收式制冷机运行不等式约束。10.如权利要求9所述的一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，其特征在于：所述城镇综合能源系统的供能与负荷平衡约束为：pe
eh
(t)＝pe
en,el
(t)+pe
chp,el
(t)ph
eh
(t)＝ph
chp,hl
(t)+ph
eb,hl
(t)+ph
gb,hl
(t)pc
eh
(t)＝pc
ab,cl
(t)；其中，pe
eh
(t)为城镇综合能源系统总的电负荷，pe
en,el
(t)为电网向终端负荷提供的电能功率，pe
chp,el
(t)为热电联产机组向终端负荷提供的电能功率，ph
eh
(t)为城镇综合能源系统总的热负荷，ph
chp,hl
(t)为热电联产机组向终端负荷提供的热能功率，ph
eb,hl
(t)为电锅炉向终端负荷提供的热能功率，ph
gb,hl
(t)为气锅炉向终端负荷提供的热能功率，pc
eh
(t)为城镇综合能源系统总的冷负荷，pc
ab,cl
(t)为吸收式制冷机向终端负荷提供的冷能功率。

技术总结
本申请公开了一种城镇综合能源系统综合需求响应方法，包括如下步骤：S1：采集电网、天然气网、热网以及冷网的已知基础网络数据；S2：建立第一层优化的目标函数以及约束条件；S3：根据第一层优化的目标函数以及约束条件计算城镇综合能源系统的总的电负荷、热负荷以及冷负荷；S4：建立第二层优化的目标函数以及约束条件；S5：根据第二层优化的目标函数以及约束条件计算得出各多能转换设备的出力功率最优解，并依据最优解输出多能转换设备出力最优策略。本申请的有益效果：降低需求响应对终端用户的热舒适度的影响，增加提供给电网运行备用的容量、持续时间，提高了城镇综合能源系统的工作效率，实现了城镇综合能源系统整体最优调度。度。度。


技术研发人员：周晓鸣 朱雷鹤 潘杰锋 杨跃平 徐晓帅 杨平 顾伟 王国义 谢凌东 姚振 王汀
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司宁波供电公司
技术研发日：2023.01.30
技术公布日：2023/7/31