【电力系统】计及源荷不确定性的综合能源生产单元运行调度与容量配置优化研究附Matlab代码

最新推荐文章于 2025-07-14 17:15:35 发布

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🔥 内容介绍

摘要： 综合能源系统(IES)作为能源转型的关键载体，正日益受到重视。其核心构成部分——综合能源生产单元(IEPU)，是实现能源高效转化和灵活供给的关键。然而，可再生能源的波动性和负荷需求的不确定性给IEPU的运行调度和容量配置带来了严峻挑战。本文旨在探讨计及源荷不确定性的IEPU运行调度与容量配置优化问题，深入分析不确定性对系统性能的影响，并提出有效的优化策略，以提升IEPU的运行经济性、可靠性和环境友好性。

引言： 随着全球能源危机和环境问题的日益突出，发展清洁、高效、可持续的能源体系成为世界各国的共识。综合能源系统(IES)以其多能互补、能源梯级利用的优势，被认为是解决能源挑战的重要途径。综合能源生产单元(IEPU)作为IES的核心组成部分，集成了多种能源转换设备，如燃气轮机、热泵、储能装置、可再生能源发电设备等，实现电、热、冷等多种能源形式的协同供应，显著提高能源利用效率，降低碳排放。

然而，IEPU的运行调度和容量配置优化面临诸多挑战。其中，可再生能源发电的间歇性和波动性以及负荷需求的不确定性是影响IEPU性能的关键因素。风力、光伏等可再生能源的出力受到自然条件的影响，具有高度的不确定性，导致IEPU的能源供应不稳定。另一方面，用户侧的负荷需求受到时间、季节、天气等多种因素的影响，呈现出复杂多变的特性，给IEPU的能源需求预测带来困难。这些不确定性因素如果处理不当，将导致IEPU的运行成本增加、能源供应可靠性下降、设备寿命缩短等问题。

因此，本文将聚焦计及源荷不确定性的IEPU运行调度与容量配置优化问题。首先，分析源荷不确定性对IEPU运行性能的影响机理；其次，探讨应对源荷不确定性的优化调度策略，例如鲁棒优化、随机优化和模型预测控制等；最后，研究考虑不确定性的容量配置方法，旨在提高IEPU在不同运行场景下的适应能力和运行效率。

源荷不确定性对IEPU运行性能的影响分析：

源荷不确定性主要通过以下几个方面影响IEPU的运行性能：

经济性影响： 可再生能源的波动性导致IEPU需要频繁调整发电设备的出力，增加了设备的启动和停止成本，以及燃料消耗成本。同时，由于需要预留一定的备用容量以应对负荷需求的不确定性，导致设备的利用率降低，投资回报周期延长。
可靠性影响： 源荷不确定性增加了IEPU供需失衡的风险。当可再生能源出力不足或者负荷需求超过预期时，IEPU可能无法满足用户的能源需求，导致电力供应中断、供热不足等问题。
环境影响： 为了应对可再生能源的波动性，IEPU通常需要增加化石能源发电的比例，导致碳排放量增加。此外，频繁调整发电设备的出力也会增加设备的磨损，缩短其使用寿命。
运行稳定性影响： 可再生能源的波动性会导致电网电压和频率的波动，影响电网的稳定性。IEPU需要具备快速响应能力，能够及时调整出力以维持电网的稳定运行。

应对源荷不确定性的优化调度策略：

针对源荷不确定性，可以采用多种优化调度策略，常见的包括：

鲁棒优化： 鲁棒优化是一种保守的优化方法，旨在找到在最坏情况下也能满足约束条件的最优解。该方法通过构建不确定性集合，将不确定性参数限制在一定的范围内，从而保证解的鲁棒性。鲁棒优化适用于风险厌恶型决策者，可以保证系统的可靠运行，但可能导致系统运行成本较高。
随机优化： 随机优化是一种基于概率模型的优化方法，旨在找到在概率意义下最优的解。该方法通过对不确定性参数进行概率分布建模，将不确定性转化为概率约束，从而实现优化调度。随机优化适用于风险中性型决策者，可以平衡系统的经济性和可靠性，但需要精确的不确定性参数概率分布信息。