1.本发明属于多能协调控制技术领域，尤其涉及考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法及装置。
背景技术：2.全世界范围内的能源危机、环境污染与气候变暖等问题使人类的生存和可持续发展面临威胁。清洁环保且具有可再生性的风能、光伏被认为是最具发展前景的新能源之一，能有效地解决能源与环境问题。但是，受风光资源的随机性和波动性影响，我国西北地区风光发电存在较为严重的弃风、弃光现象。近年来，随着能源互联网的提出和发展，多种能源间的耦合日渐紧密，协同和互补效益日趋明显，对提高能源利用率、减少弃风弃光具有重要意义。
3.目前多能协调多以单一境内协调为主，但受限于单一境内能源耦合设备的数目约束及能源响应特性差异，境内多能协调为新能源提高的消纳空间有限。此外，受各类资源分布及气候原因不同的影响，单一境内能源规模、负荷规模往往差异巨大，使得综合能源系统中多以一种能源为主，多能协调效果不显著，互补不完全、综合能源效率低下，无法完全发挥综合能源协调管理的作用。因此，有必要考虑进行跨境多能协同调度管理，整合跨境双方的多能资源，提高新能源电力的消纳空间，实现更有效的多能互补。
4.在学术研究方面，对跨境多能协同调度消纳新能源方面的研究少有报导，多集中于境内的多能协调调度。有文献研究了冷热电气四类网络多能耦合特性，利用多能网络的储能和可控设备对境内的弃风弃光电量进行消纳。有文献考虑冷热电区域多微网之间的协调，通过上层调度中心，对多个区域微网电能输入输出进行最优协调调度。上述文献对境内多能协调促进新能源消纳方面进行了有效研究，但是并未涉及到跨境多能调度，跨境调度与境内多微网的协调调度不同之处在于由于跨境双方为独立的国家主体，两者之间缺乏一个上层协调调度中心，只能通过跨境协商进行协同调度。
5.综上所述，针对促进新能源消纳的多能协调调度方面，目前缺乏跨境协同调度的研究，因此，我们在以上方法的基础上，提出一种考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法。
技术实现要素：6.本发明提供的一种考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，用于解决跨境多能网络协同消纳新能源的问题，为电网运行提供参考。
7.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
8.考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，包括如下步骤：
9.s1：获取跨境双方多能电源和负荷需求信息；
10.s2：建立多能网络设备输入输出模型；
11.s3：建立并求解境内的多能协调优化调度模型，得到境内日前多能网络设备出力
计划；
12.s4：根据境内盈缺电量差异性进行跨境场景划分；
13.s5：建立跨境电量协同优化调度模型，输出跨境协同优化后的机组日前出力计划。
14.进一步的，所述s1包括以下步骤：
15.s101：获取风电、光伏机组日前有功出力预测信息获取冷热电气四类负荷日前需求信息q
t
、h
t
、p
t
、g
t
；
16.s102：获取储能设备参数、多能耦合设备运行参数、常规机组设备运行参数；
17.s103：获取跨境联络线单位时间内的电量传输限额
18.进一步的，所述s2包括以下步骤：
19.s201：建立多能耦合设备chp机组、燃气锅炉、电制冷机、电热锅炉、吸收式制冷机输入输出模型；
20.s202：建立储能设备模型，包括储电、储热、储冷和储气设备。它们的能量充放过程类似，均要考虑充放功率和储存容量的限制。
21.进一步的，所述s3包括以下步骤：
22.s301：考虑多能网络设备可调节能力，以境内新能源发电量最大为目标，建立境内多能协调调度模型，其目标函数如下：
[0023][0024]
式中：分别为风光电日前计划出力；t为控制时间周期；
[0025]
s302：求解模型，得到日前跨境双方各时间区间盈缺电量电量值为正，表明境内电量盈余，电量值为负，表明境内电量不足。
[0026]
进一步的，所述s4包括以下步骤：
[0027]
s401：跨境双方进行盈缺电量信息交互，将满足不等式的场景定为盈缺电量有差异性场景，该场景存在电量跨境传输需求；其中，将满足不等式的场景定为盈缺电量高差异性场景，记为t1，将满足不等式的场景定位盈缺电量低差异性场景，记为t2；
[0028]
s402：将满足不等式的场景定为盈缺电量无差异性场景，记为t3，该场景内不存在电量跨境传输需求。
[0029]
进一步的，所述s5包括以下步骤:
[0030]
s501：基于不同跨境电量传输场景和传输通道断面限额约束，得到跨境联络线日前各时间区间传输电量定义输电正方向为a国向b国输电；
[0031][0032]
s502：输出跨境协同优化后的境内新能源机组、常规机组出力计划。
[0033]
考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度装置，包括：
[0034]
跨境双方多能电源和负荷需求信息获取模块，用于获取跨境双方多能电源和负荷需求信息；
[0035]
多能网络设备输入输出模型获取模块，用于建立多能网络设备输入输出模型；
[0036]
境内日前多能网络设备出力计划获取模块，用于建立并求解境内的多能协调优化调度模型，得到境内日前多能网络设备出力计划；
[0037]
跨境场景划分模块，用于根据境内盈缺电量差异性进行跨境场景划分；
[0038]
跨境协同优化后的机组日前出力计划获取模块，用于建立跨境电量协同优化调度模型，输出跨境协同优化后的机组日前出力计划。
[0039]
一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行所述的考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法。
[0040]
一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法。
[0041]
本发明的优点和积极效果是：
[0042]
本发明提供一种考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，通过境内多能协调调度，跨境电量协同调度，进而促进风光电的消纳。
附图说明：
[0043]
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
[0044]
图1是本发明提供的考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法的流程图；
[0045]
图2是本发明提供的实例2中代表国家a的多能系统结构图；
[0046]
图3是本发明提供的实例2中代表国家b的多能系统结构图。
具体实施方式
[0047]
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特
征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0048]
实施例1
[0049]
本发明涉及的考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，包括如下步骤：
[0050]
s1：获取跨境双方多能电源和负荷需求信息；
[0051]
s2：建立多能网络设备输入输出模型；
[0052]
s3：建立并求解境内的多能协调优化调度模型，得到境内日前多能网络设备出力计划；
[0053]
s4：根据境内盈缺电量差异性进行跨境场景划分；
[0054]
s5：建立跨境电量协同优化调度模型，输出跨境协同优化后的机组日前出力计划。
[0055]
进一步的，所述s1包括以下步骤：
[0056]
s101：获取风电、光伏机组日前有功出力预测信息获取冷热电气四类负荷日前需求信息q
t
、h
t
、p
t
、g
t
；
[0057]
s102：获取储能设备参数、多能耦合设备运行参数、常规机组设备运行参数；
[0058]
s103：获取跨境联络线单位时间内的电量传输限额
[0059]
进一步的，所述s2包括以下步骤：
[0060]
s201：建立多能耦合设备chp机组、燃气锅炉、电制冷机、电热锅炉、吸收式制冷机输入输出模型；
[0061]
具体的：
[0062]
①
chp机组
[0063]
chp机组能够进行电、热和气3种形式的能量转换，其消耗的天然气功率和输出电功率关系及要满足的约束分别为：
[0064][0065][0066]
式中：η
mt
为chp机组的气电转换效率；为chp机组电功率输出上限。
[0067]
chp机组输出热功率与输入的气功率关系及要满足的约束分别为：
[0068][0069][0070]
式中：λ
mt
为chp机组输出气热转换效率；为chp机组热功率输出上限。
[0071]
②
燃气锅炉
[0072]
燃气锅炉可以将天然气转化为热能，在chp机组供热不足时作为补充满足热负荷需求，燃气锅炉的输出热功率与输入天然气功率关系及要满足的约束分别为：
[0073]
[0074][0075]
式中：ηb、分别为燃气锅炉气热转换效率和输出热功率上限。
[0076]
③
电制冷机
[0077]
电制冷机通过消耗电能来制冷，其输出冷功率与输入电功率的关系及要满足的约束分别为：
[0078][0079][0080]
式中：和cop
ec
分别为电制冷机的输出功率上限和制冷系数。
[0081]
④
电热锅炉
[0082]
电热锅炉通过消耗电能来制热，其输出热功率与输入电功率的关系及要满足的约束分别为：
[0083][0084][0085]
式中：μ
eb
为电热锅炉电热转换率；μ
l
为热能在管道及贮水箱的热损失率；μ
ebl
为考虑热损失后电热锅炉最终电热转换率；为电热锅炉热功率输出上限。
[0086]
⑤
吸收式制冷机
[0087]
吸收式制冷机通过消耗热能来制冷，其输出冷功率与输入热功率的关系及要满足的约束分别为：
[0088][0089][0090]
式中：μ
zl
为吸收式制冷机的热冷转换效率；为吸收式制冷机冷功率输出上限。
[0091]
s202：建立储能设备模型，包括储电、储热、储冷和储气设备。它们的能量充放过程类似，均要考虑充放功率和储存容量的限制。
[0092]
综合能源系统中的储能设备包括储电、储热、储冷和储气设备。它们的能量充放过程类似，均要考虑充放功率和储存容量的限制。其需要满足的约束如下：
[0093]
(1)充放能状态约束
[0094][0095]
式中：x为能量类别，分别用q、h、g、e表示冷、热、气、电能；和为0-1变量，表示储能设备在t时段的充放能状态，“1”表示工作状态，“0”表示非工作状态。
[0096]
(2)充放能功率约束
[0097][0098]
[0099]
式中：分为储能设备的充放能功率；和分别为充、放能功率上、下限。
[0100]
(3)储存容量约束：假定在δt时间段内储能的充放功率恒定，则充放前后储能设备的储能量关系与储能量范围约束分别为：
[0101][0102][0103]
式中：为储能设备的储能量；δ
x
为储能设备的能量自损系数；η
x，chr
、η
x，dis
为储能设备的充、放能效率；和为储能设备的储能量上限和下限。
[0104]
进一步的，所述s3包括以下步骤：
[0105]
s301：考虑多能网络设备可调节能力，以境内新能源发电量最大为目标，建立境内多能协调调度模型，其目标函数如下：
[0106][0107]
式中：分别为风光电日前计划出力；t为控制时间周期；
[0108]
约束条件为多能网络潮流约束，多能耦合设备出力约束，储能设备出力约束。
[0109]
1、冷热电气功率平衡约束
[0110][0111]
式中：g
t
为气源出力；为常规机组出力；n
th
为常规机组数目。
[0112]
2、电力系统网络约束
[0113]
1)功率平衡约束
[0114][0115]
2)常规机组运行约束条件
[0116]
①
输出功率上下限约束
[0117][0118]
式中：p
ith，max
、p
ith，min
分别为常规机组i出力上下限。
[0119]
②
最小启停时间约束
[0120][0121]
式中：为火电机组i在t时刻的启停状态，表明火电机组处于运行状态，表明火电机组处于停机状态；分别为常规机组i在t时刻停机时间和运行时间；分别为机组i最短停机时间和最短运行时间。
[0122]
③
爬坡速度约束
[0123][0124]
式中：p
ith，up
、p
ith，down
分别为常规机组i爬坡速率上下限。
[0125]
3)风电、光伏机组约束条件
[0126][0127]
3、天然气网络约束
[0128]
气源出力约束
[0129][0130]
式中：为气源出力下限；为气源出力上限。
[0131]
4、多能耦合设备约束
[0132]
见公式(1)～(10)。
[0133]
5、储能设备约束
[0134]
见公式(13)～(17)。
[0135]
s302：求解模型，得到日前跨境双方各时间区间盈缺电量电量值为正，表明境内电量盈余，电量值为负，表明境内电量不足。
[0136]
进一步的，所述s4包括以下步骤：
[0137]
s401：跨境双方进行盈缺电量信息交互，将满足不等式的场景定为盈缺电量有差异性场景，该场景存在电量跨境传输需求；其中，将满足不等式的场景定为盈缺电量高差异性场景，记为t1，将满足不等式的场景定位盈缺电量低差异性场景，记为t2；
[0138]
s402：将满足不等式的场景定为盈缺电量无差异性场景，记为t3，该场景内不存在电量跨境传输需求。
[0139]
进一步的，所述s5包括以下步骤:
[0140]
s501：基于不同跨境电量传输场景和传输通道断面限额约束，得到跨境联络线日前各时间区间传输电量定义输电正方向为a国向b国输电；
[0141][0142]
s502：输出跨境协同优化后的境内新能源机组、常规机组出力计划。
[0143]
实施例2
[0144]
图2为代表国家a的多能系统结构图，图3为代表国家b的多能系统结构图，国家a、b多能系统网络通过电网节点1，2相连。以此为例进行说明考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法：
[0145]
s1：获取跨境双方多能电源和负荷需求信息
[0146]
(1)国家a的多能负荷、风电光伏日前出力预测如表1、表2所示、国家b的多能负荷、风电光伏日前出力预测如表3、
[0147]
表4所示：
[0148]
表1 a国各类负荷日前预测出力
[0149][0150]
表2 a国新能源机组日前预测出力
[0151][0152]
表3 b国各类负荷日前预测出力
[0153][0154][0155]
表4 b国新能源机组日前预测出力
[0156]
时间风电预测出力(mw)时间风电预测出力(mw)187.0413148.20286.9614120.59383.2815106.01483.281676.35582.671789.24683.961856.79789.981978.29
8104.102034.749123.3121107.7410167.7522138.3211104.9423128.2112121.5524111.14
[0157]
(2)a、b两国多能耦合设备参数、储能设备参数如表5～
[0158]
表8所示。
[0159]
表5 a国多能耦合设备运行参数
[0160] 转换效率出力上限(mw)出力下限(mw)chp机组-电出力0.38780chp机组-热出力0.45950燃气锅炉0.91500电热锅炉31500电制冷31000吸收式制冷1.21000
[0161]
表6 b国多能耦合设备运行参数
[0162] 转换效率出力上限(mw)出力下限(mw)chp机组-电出力0.38980chp机组-热出力0.451150燃气锅炉0.91000电热锅炉31000
[0163]
表7 a、b两国储能设备参数
[0164] 储热设备储冷设备储电设备储热设备所属地区aabb最大充能功率(mw
·
h-1
)80809080最小充能功率(mw
·
h-1
)0000最大释能功率(mw
·
h-1
)80809080最小释能功率(mw
·
h-1
)0000充能效率0.80.950.950.8释能效率0.80.950.950.8最大储存量(mwh)200300200200最小储存量(mwh)20304020
[0165]
表8两国常规机组参数
[0166][0167]
(3)a、b两国跨境联络线输电限额为50mw。
[0168]
s2：建立多能网络设备输入输出模型。
[0169]
s3：建立并求解境内的多能协调优化调度模型，得到境内优化后日前盈缺电量，如下表9所示：
[0170]
表9境内多能优化后a、b两国盈缺电量
[0171][0172][0173]
s4：根据境内盈缺电量差异性进行跨境场景划分，结果如表10所示：
[0174]
表10跨境场景划分
[0175][0176]
s5：建立跨境电量协同优化调度模型，输出跨境协同优化后的机组日前出力计划，如表11所示；其中，负值代表电量传输方向为b国传向a国。
[0177]
表11跨境联络线传输电量
[0178][0179]
通过跨境协同控制后，a、b两国境内新能源机组和常规机组日前出力计划分别如
表12、
[0180]
表13所示，两国新能源消纳结果变化如表14所示，由
[0181]
表14可知，通过新能源电量跨境协同优化，对两国电网资源进行优化配置，可提高新能源发电量，减少电网缺额电量，提高电网的稳定能力，证明了本方法的有效性。
[0182]
表12 a国新能源机组和常规机组日前计划出力
[0183][0184]
表13 b国新能源机组和常规机组日前计划出力
[0185][0186][0187]
表14跨境协同后的新能源发电量
[0188][0189]
实施例3
[0190]
一种计算设备，包括：
[0191]
一个或多个处理单元；
[0192]
存储单元，用于存储一个或多个程序，
[0193]
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理单元执行，使得所述一个或多个处理单元执行上述的考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法；需要说明的是，计算设备可包括但不仅限于处理单元、存储单元；本领域技术人员可以理解，计算设备包括处理单元、存储单元并不构成对计算设备的限定，可以包括更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如计算设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0194]
一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法的步骤；需要说明的是，可读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合；可读介质上包含的程序可以用任何适当的介质传输，包括，但不限于无线、有线、光缆，rf等等，或者上述的任意合适的组合。例如，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java，c++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如c语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行，或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
技术特征：1.考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：获取跨境双方多能电源和负荷需求信息；s2：建立多能网络设备输入输出模型；s3：建立并求解境内的多能协调优化调度模型，得到境内日前多能网络设备出力计划；s4：根据境内盈缺电量差异性进行跨境场景划分；s5：建立跨境电量协同优化调度模型，输出跨境协同优化后的机组日前出力计划。2.根据权利要求1所述的考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，其特征在于，所述s1包括以下步骤：s101：获取风电、光伏机组日前有功出力预测信息获取冷热电气四类负荷日前需求信息q
t
、h
t
、p
t
、g
t
；s102：获取储能设备参数、多能耦合设备运行参数、常规机组设备运行参数；s103：获取跨境联络线单位时间内的电量传输限额3.根据权利要求2所述的考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，其特征在于，所述s2包括以下步骤：s201：建立多能耦合设备chp机组、燃气锅炉、电制冷机、电热锅炉、吸收式制冷机输入输出模型；s202：建立储能设备模型，包括储电、储热、储冷和储气设备。它们的能量充放过程类似，均要考虑充放功率和储存容量的限制。4.根据权利要求3所述的考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，其特征在于，所述s3包括以下步骤：s301：考虑多能网络设备可调节能力，以境内新能源发电量最大为目标，建立境内多能协调调度模型，其目标函数如下：式中：分别为风光电日前计划出力；t为控制时间周期；s302：求解模型，得到日前跨境双方各时间区间盈缺电量电量值为正，表明境内电量盈余，电量值为负，表明境内电量不足。5.根据权利要求4所述的考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，其特征在于，所述s4包括以下步骤：s401：跨境双方进行盈缺电量信息交互，将满足不等式的场景定为盈缺电量有差异性场景，该场景存在电量跨境传输需求；其中，将满足不等式的场景定为盈缺电量高差异性场景，记为t1，将满足不等式的场景定位盈缺电量低差异性场景，记为t2；s402：将满足不等式的场景定为盈缺电量无差异性场景，记为t3，该场景内不存在电量跨境传输需求。
6.根据权利要求5所述的考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，其特征在于：所述s5包括以下步骤:s501：基于不同跨境电量传输场景和传输通道断面限额约束，得到跨境联络线日前各时间区间传输电量定义输电正方向为a国向b国输电；s502：输出跨境协同优化后的境内新能源机组、常规机组出力计划。7.考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度装置，其特征在于，包括：跨境双方多能电源和负荷需求信息获取模块，用于获取跨境双方多能电源和负荷需求信息；多能网络设备输入输出模型获取模块，用于建立多能网络设备输入输出模型；境内日前多能网络设备出力计划获取模块，用于建立并求解境内的多能协调优化调度模型，得到境内日前多能网络设备出力计划；跨境场景划分模块，用于根据境内盈缺电量差异性进行跨境场景划分；跨境协同优化后的机组日前出力计划获取模块，用于建立跨境电量协同优化调度模型，输出跨境协同优化后的机组日前出力计划。8.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至6任一项所述的方法。9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的方法。
技术总结本发明涉及考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，包括如下步骤：获取跨境双方多能电源和负荷需求信息；建立多能网络设备输入输出模型；建立并求解境内的多能协调优化调度模型，得到境内日前多能网络设备出力计划；根据境内盈缺电量差异性进行跨境场景划分；建立跨境电量协同优化调度模型，输出跨境协同优化后的机组日前出力计划；本发明提供一种考虑电量跨境交互的多能网络协同优化调度方法，通过境内多能协调调度，跨境电量协同调度，进而促进风光电的消纳。进而促进风光电的消纳。进而促进风光电的消纳。
技术研发人员：薛融 王云龙 闫立东 殷学功 张尧 宋乃昕 刘宇浩 沈尚文 郑松竹 石昊
受保护的技术使用者：国家电网有限公司
技术研发日：2022.07.15
技术公布日：2022/11/1
