一种多能源系统间的安全低碳运行及能源共享方法及装置

本发明涉及综合能源系统安全提升，特别涉及一种多能源系统间的安全低碳运行及能源共享方法及装置。

背景技术：

1、随着综合能源系统的发展与应用，能源系统的调度优化已经从单一目标优化，转换为多种期望目标的均衡运行优化调度。在能源系统各子系统耦合交互作用的过程中，多主体优化调度研究一般围绕能源系统经济性、稳定性、可靠性与环境友好性等优化目标，以构建考虑多重不确定性指标的协同优化策略。例如，有文献建立的多目标优化模型在满足确保运营经济效益的同时实现安全性的提高；有文献对综合能源系统中网络源侧和负荷侧的方程进行推导，以最低运行成本、最高效率为单目标函数，促进了能源系统的量质协同运行。有文献则考虑了系统储能并网设备，采用隶属度函数将系统多目标函数进行归一化求解；有文献分析了能源系统中用户、供能企业、功能设备和能源系统服务提供商的能量流和信息流，从可转移负荷、可减载负荷和可调热负荷三个方面进行需求侧管理，以提高系统经济性、供能效率与环境效益的三重提升。现有优化设备目标也从原有的源荷设备，向源-网-荷-储相关设施方向发展；有文献将可再生能源、储电系统纳入系统优化调度范围，提升了能源系统能源利用水平；有文献将原有能源发电机、储能等设施与能源系统联合优化的非凸问题转化为凸优化，实现求解效率的提升。

2、然而，对于多能源系统，多数文献仅针对于系统内部的优化方法，无法应用到包含多个独立主体的大型区域综合能源系统中，而针对于多能源的多综合系统主体的优化方法，一方面缺少对能源主体能源交互和相关经济、环境特性量化关系的表征，另一方面能够描述经济、环境特性量化关系的现有多主体控制方法，缺少对系统多种目标的有效结合，如何满足三者要求，达成满足多目标优化下的多主体均衡优化，是当前多能源系统大规模推广建设过程中亟待解决的问题。

3、随着双碳战略的不断深化以及多种能源耦合系统的不断发展，多能源系统的优化控制面临着多种不确定性的风险，尤其是多能源系统间的协调安全优化问题以及能源分配问题。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种多能源系统间的安全低碳运行及能源共享方法及装置，以期望解决如下问题：1)独立运行的各能源系统如何在信息不对等情况下实现最佳能源优化控制；2)多能源系统间的经济、安全优化是复杂混合整数优化问题，如何在有效时间内生成最佳优化控制方案；3)针对最佳优化方案，如何制定最佳的能源共享策略。

2、为实现本发明的目的，本发明提供的技术方案具体如下：

3、第一方面

4、本申请提供了一种多能源系统间的安全低碳运行及能源共享装置，包括信息处理模块、能源策略分析模块、策略快速生成模块以及能源共享模块；

5、所述信息处理模块，用于实现自身能源系统的全部信息感知、其他互联能源系统部分信息感知以及基于不完全信息的其他能源系统全信息推演；

6、所述能源策略分析模块，用于基于信息处理模块的输出信息，建立各能源系统的经济-安全-环保性协同优化模型；

7、所述策略快速生成模块，用于通过自适应增广拉格朗日法，实现最优策略的快速生成；

8、所述能源共享模块，用于实现各能源系统间的能源共享。

9、第二方面

10、与上述装置相对应地，本发明还提供了一种多能源系统间的安全低碳运行及能源共享方法，所述方法利用所述的装置进行。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

12、本发明在达到环保、安全、经济最优化的协同优化的同时，还显著提高了计算效率；相同部署环境、相同收敛精度下，本发明算法的迭代次数能够达到现有技术的2/3以下，且收敛精度越高，本发明方案技术效果越好。

技术特征：

1.一种多能源系统间的安全低碳运行及能源共享装置，其特征在于，包括信息处理模块、能源策略分析模块、策略快速生成模块以及能源共享模块；

2.根据权利要求1所述的多能源系统间的安全低碳运行及能源共享装置，其特征在于，所述信息处理模块包括能源信息感知子模块和不完全信息推演子模块；

3.根据权利要求2所述的多能源系统间的安全低碳运行及能源共享装置，其特征在于，所述不完全信息推演子模块，具体用于首先通过收集自身及其他互联能源系统的实时和历史数据，并进行数据预处理以确保数据的可靠性和一致性，随后，利用特征工程方法提取数据的关键特征，并通过数据增强技术补充不完全的信息；并进一步构建基于随机森林的数据推演方法，最终，这些推断的完全信息被集成到能源信息感知模块，其中，不完全信息推演问题被表达为

4.根据权利要求3所述的多能源系统间的安全低碳运行及能源共享装置，其特征在于，所述能源策略分析模块，具体用于：

5.根据权利要求4所述的多能源系统间的安全低碳运行及能源共享装置，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的多能源系统间的安全低碳运行及能源共享装置，其特征在于，所述策略快速生成模块为通过构造增广拉格朗日函数，将原问题拆分为若干子问题，采用子问题间异步迭代，并更新相应的对偶变量，最终达到共同收敛的方式实现对原问题的求解。

7.根据权利要求6所述的多能源系统间的安全低碳运行及能源共享装置，其特征在于，所述能源共享模块采用一种基于自然对数的非线性函数来量化不同园区综合能源系统cies在能源共享中的贡献大小，进而，cies之间以各自贡献为议价能力进行相互谈判，从而确定他们之间的能源交易价格。

8.根据权利要求7所述的多能源系统间的安全低碳运行及能源共享装置，其特征在于，所述能源共享模块，具体用于：

9.根据权利要求8所述的多能源系统间的安全低碳运行及能源共享装置，其特征在于，

10.一种多能源系统间的安全低碳运行及能源共享方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1-9中任一项所述的装置进行。

技术总结
本发明公开了一种多能源系统间的安全低碳运行及能源共享方法及装置，其中，装置包括信息处理模块、能源策略分析模块、策略快速生成模块以及能源共享模块；信息处理模块用于实现能源系统的全部信息感知、其他互联能源系统部分信息感知以及基于不完全信息的其他能源系统全信息推演；能源策略分析模块用于基于信息处理模块的输出信息，建立各能源系统的经济‑安全‑环保性协同优化模型；策略快速生成模块用于实现最优策略的快速生成；能源共享模块用于实现各能源系统间的能源共享。本发明在达到环保、安全、经济最优化的协同优化的同时，还显著提高了计算效率；相同部署环境、相同收敛精度下，本发明算法的迭代次数更少，且收敛精度越高。

技术研发人员：侯恺,曲嘉伟,徐凯文,赵瑞锋,郭文鑫,卢建刚,赵敏,贾宏杰,朱乐为
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23