计及新能源出力不确定性的电气设备综合能源系统协同优化(Matlab代码实现)
在电气综合能源系统协同优化中,计及新能源出力不确定性的模型与解决方案是研究重点。该系统通过整合配电网、天然气网、风机、光伏和冷热电联产(CCHP)系统,实现多种能源的互补梯级利用。本文主要探讨在处理新能源出力不确定性方面的方法,以及如何利用Matlab代码实现优化过程。以下内容分为几个关键部分进行阐述:
新能源出力不确定性处理:
为了提高日前调度的精准度,本文首先通过预测箱对历史数据进行统计,以建模预测误差分布。接着,采用递归估计协方差矩阵来刻画风电和光伏出力的时间相关性,并生成可能的出力场景。通过对多场景进行削减,以降低求解难度。
计及温控负荷调节能力的电气综合能源系统协同优化建模:
本部分建立的优化模型是一个混合整数非线性规划问题,具有NP-hard特性。模型的难点在于:难以判断得到的解为全局最优解,决策变量包括整数和连续变量,问题本身具有非线性。为解决这些问题,本文采用智能算法、互补法、分支定界算法、Benders分解算法以及模型转化算法。本文采用分段线性化与二阶锥松弛技术,对非线性部分进行线性化处理,从而转化为混合整数线性规划问题,以便利用成熟的商业求解器进行求解。
电-气-热综合能源系统子系统建模:
电力子系统常采用交流潮流模型,本文简化为直流潮流模型以降低求解难度。天然气系统采用稳态模型,忽略温度、流速和管道摩擦力等对节点气压和管道流量的影响。天然气管道流量方程通过分段线性化进行处理,简化模型。热力子系统包括热源、热网和热负荷,通过详细建模实现电、气、热之间的耦合优化。
计及碳排放成本的综合能源系统最优多能流求解:
为实现综合能源系统的低碳经济运行,本文构建了计及碳排放成本的最优多能流线性求解模型。模型目标函数旨在最小化综合能源系统总运行成本和碳排放成本。模型通过计算不同发电机组的碳排放量和通过碳税计算碳排放成本,优化调度策略。
算例分析:
通过具体算例分析,验证了模型在降低碳排放和降低总成本方面的准确性和有效性。算例展示了模型在实际系统中的应用,包括电力、天然气和热力系统的耦合优化。
在实现这一优化过程时,Matlab代码起到了关键作用。通过编写高效、结构化的Matlab代码,可以有效解决优化问题,实现系统的协同优化,从而提高能源利用效率,降低运行成本,减少碳排放。本文不仅提供了理论框架,还展示了实际应用的案例,为电气综合能源系统的优化提供了宝贵的参考。
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