發(fā)布時間：2020-11-05 01:12

　　 目前,化石能源的枯竭和環(huán)境污染等問題的日益嚴(yán)峻,全球?qū)μ岣吣茉吹睦煤凸芾硇?實現(xiàn)能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的需求更為迫切。其中可實現(xiàn)電、天然氣、熱能和可再生能源等多種能源的綜合利用,整合多種能源的生產(chǎn)方式的綜合能源系統(tǒng)具有效率高,能耗低的優(yōu)點,在近年來得到了廣泛的工程應(yīng)用。在傳輸網(wǎng)絡(luò)的運行優(yōu)化方面,隨著天然氣發(fā)電占發(fā)電量比重的加大,天然氣網(wǎng)和電網(wǎng)的耦合越來越密切,天然氣網(wǎng)和電網(wǎng)的聯(lián)合運行優(yōu)化問題在學(xué)術(shù)界得到熱烈討論。然而僅考慮經(jīng)濟性指標(biāo)已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會對節(jié)能減排的迫切需求。對于具有多個目標(biāo)的優(yōu)化問題,特別是存在沖突關(guān)系的多個目標(biāo),單目標(biāo)方法已不再適用。此外,綜合能源系統(tǒng)中還包含生產(chǎn)冷、熱、電多種終端能源的分布式能源站和有多種能源需求的用戶。在未來開放的能源市場中,他們將在交互中追求各自的利益目標(biāo)。比如在工業(yè)園區(qū)中,分布式能源站與用戶之間需要制定關(guān)于多種能源交易的套餐合同。面對未來復(fù)雜的綜合能源系統(tǒng),參與者要如何制定關(guān)于多種能源的交互策略來實現(xiàn)收益最大化也是現(xiàn)今研究的熱點。本文針對綜合能源系統(tǒng)中的這兩方面問題展開了多目標(biāo)優(yōu)化方法和博弈策略的相關(guān)研究。(1)針對電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)的聯(lián)合運行優(yōu)化問題,本文考慮兼顧經(jīng)濟性和環(huán)保性兩方面性能,采用群搜索多目標(biāo)優(yōu)化算法和證據(jù)推理決策方法。首先建立了通過燃?xì)鈾C組產(chǎn)生耦合的氣-電網(wǎng)聯(lián)合運行模型。其中天然氣網(wǎng)的模型中包含了氣井、管道、壓氣機和負(fù)荷,并且通過牛頓拉夫遜方法來求解天然氣網(wǎng)的管道流量模型。本文同時優(yōu)化氣-電網(wǎng)的運行成本和污染氣體排放量兩個存在沖突關(guān)系的目標(biāo),通過多目標(biāo)群搜索優(yōu)化方法求解得到帕累托解集,再運用證據(jù)推理決策方法在帕累托解集中決策出最優(yōu)解,為氣-電網(wǎng)的聯(lián)合運行優(yōu)化提供方法建議。(2)針對綜合能源系統(tǒng)中分布式能源站和用戶之間關(guān)于電能和熱能的最優(yōu)交互策略問題,本文提出了一個基于主從復(fù)合的Stackelberg博弈的能源交互模型,用于分布式能源站與具有電和熱需求的工商業(yè)大用戶之間制定套餐合同時決策出雙方的均衡交互策略。需要強調(diào)的是,本文中的用戶主要指有電和熱需求的工商業(yè)用戶。在所提的模型中,作為領(lǐng)導(dǎo)者的分布式能源站通過購入天然氣來生產(chǎn)用戶所需的電能和熱能,在競爭中決定電能和熱能的價格,且依據(jù)用戶的需求來優(yōu)化生產(chǎn)方式,從而使得各自的收益最大化。能源用戶作為跟隨者,目標(biāo)為最大化消費者剩余,依據(jù)價格決定電需求量和熱需求量。本文分析博弈的性質(zhì),證明了所提博弈模型存在唯一的均衡解,并且推導(dǎo)出該均衡解的解析表達(dá)式。此外,本文還提出用于求解出能源交易雙方的均衡解的分布式算法。仿真算例驗證了本文所提的博弈模型和分布式算法的有效性。所提博弈模型將對工業(yè)園區(qū)內(nèi),分布式能源站與用戶之間關(guān)于交易套餐合同的制定提供建議。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK01;TM73
【部分圖文】：

圖 2-1 證據(jù)推理決策流程圖選解在每個評價屬性上確定好評價等級即優(yōu)化時考慮的目標(biāo)，在本文中，評,2,..., )L表示第 i 個評價屬性，每個評價等級即對每個候選解在每個屬性上的評( 1,2,..., )n N表示第 n 個評價等級。評價估，用n ,i 表示第i 個屬性中第n個評價1，若,1=1Nn in 這說明評價者對屬者對屬性 的評價是不完整的。因此，：

求解出 DES 追求收益最大化和 EU 以消費者剩余為目標(biāo)時的均衡交互策略。我們了 DES 和 EU 的數(shù)學(xué)模型，包括了各自目標(biāo)函數(shù)和約束。與此同時，我們通過嚴(yán)格學(xué)推導(dǎo)研究了本章 DES 與 EU 之間博弈模型的性質(zhì)，證明了其 Stackelberg 均衡解在性和唯一性，并且推導(dǎo)出雙方均衡策略的解析表達(dá)式。最后，提出了通過迭代方且保護交易雙發(fā)交易信息的分布式算法用于求解均衡解并且驗證其收斂性和有效性.2 區(qū)域綜合能源系統(tǒng)模型如圖 3-1 所示，本文研究的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)包含 K 個 DES，T {1,2, ...,K}，和具有電能和熱能需求的工商業(yè)大用戶， V {1,2, ...,N}。本模型中，DES 以天然氣料生產(chǎn)出電能和熱能，我們假設(shè)用戶的需求的電量和熱量都從 DES 購入。DES 在中以盈利最大為目標(biāo)，他們相互競爭。需要強調(diào)的是，本章假設(shè) DES 和 EU 的交場是完全競爭市場，所有供應(yīng)商與消費者以統(tǒng)一的市場價格進(jìn)行交易，即電能價熱能價格分別統(tǒng)一。本章將詳細(xì)介紹 DIES 中 DES 和 EU 的數(shù)學(xué)模型。

GT)、蒸汽輪機(steam turbine, ST)、余熱鍋爐(heat rec HRSG)以及熱轉(zhuǎn)換機(heat exchanger, HE)，DESk的能量轉(zhuǎn)換方程e e GT e s GT HRGT ST HR GTh h GT HRHE HR GTh s GT HRST HR GThhh( )[ ( )( )]k k k kk k kk kO G G GO G GG G 和eGT 分別表示 GT 的熱和電的生產(chǎn)效率。sHR 和hHR 分別表示 HR的效率；eST 和hST 分別表示 ST 產(chǎn)電和熱的效率。HE 表示 HE 的熱表示 DESk產(chǎn)出的電能和熱能。由于本文假設(shè)各設(shè)備的生產(chǎn)效率為的電量和熱量由輸入至 GT 的天然氣量GTkG 和輸入到 HRSG 的天GTkG 和HRkG 決定了 DESk的生產(chǎn)方式。此類 DES 的數(shù)學(xué)模型的相關(guān)[64]。
【參考文獻(xiàn)】

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1 徐憲東;賈宏杰;靳小龍;余曉丹;穆云飛;;區(qū)域綜合能源系統(tǒng)電/氣/熱混合潮流算法研究[J];中國電機工程學(xué)報;2015年14期

2 賈宏杰;王丹;徐憲東;余曉丹;;區(qū)域綜合能源系統(tǒng)若干問題研究[J];電力系統(tǒng)自動化;2015年07期

3 董朝陽;趙俊華;文福拴;薛禹勝;;從智能電網(wǎng)到能源互聯(lián)網(wǎng):基本概念與研究框架[J];電力系統(tǒng)自動化;2014年15期

4 王成山;洪博文;郭力;張德舉;劉文建;;冷熱電聯(lián)供微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度通用建模方法[J];中國電機工程學(xué)報;2013年31期

5 雷金勇;謝俊;甘德強;;分布式發(fā)電供能系統(tǒng)能量優(yōu)化及節(jié)能減排效益分析[J];電力系統(tǒng)自動化;2009年23期

本文編號：2870888