【电力系统】考虑动态能效的园区综合能源系统优化调度策略设计附matlab代码和模型

决策模型17：系统分析，整体考虑 #生活技巧# #领导力技巧# #决策模型#

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内容介绍

摘要: 针对区域综合能源系统中能量、物质及信息流的复杂互连以及多元参与者的利益协同问题，本研究旨在提出一种考虑动态能效的园区综合能源系统(IES)优化调度策略。该策略致力于反映不同运营实体在调度过程中的地位和需求，确保异质能源流对动态响应的灵活适配和优化平衡。首先，本研究深入挖掘各能源消费园区的独特性质，构建一个涵盖电力、热能及制冷需求的多维负荷动态响应模型。继而，围绕系统运营商的核心角色，将其定位为领导者，而将各个园区的负荷集成商、储能站点及风力发电场经营者纳入随从者的行列，进而构筑一套分层的合作与竞争博弈模型。在上层模型中，通过迭代更新的方法调节能源售价与动态响应补贴价格，同时依据已建立的动态响应模型来制定用户的参与方案。下层模型则专注于优化储能站点的充放电操作、风力发电场的能量供应以及园区内部多种能量转换设备的输出功率，从而向系统运营商提供切实可行的运行建议。

关键词:综合能源系统优化；动态能效管理；动态响应机制；多主体博弈模型；经济性分析

0 引言

全球化的能源危机与环境保护议题正推动着能源产业的重大转型，其中最为显著的趋势是从传统的单一能源模式向综合能源系统的演进。综合能源系统将电力、热力、冷力等能量形式通过一系列的物理过程相互转化和存储，实现能源的高效利用以及减少对环境的影响。在各类消费领域中，工业园区因其规模庞大和能耗密集而成为实施综合能源系统的重要战场。工业园区的综合能源系统优化调度对于节能减排具有至关重要的现实意义和潜在的经济价值。然而，这一转型并非毫无挑战，多个物理过程的紧密耦合以及众多利益主体的参与使得系统运行机制变得异常复杂，为调度策略的设计带来了前所未有的困难。

现代工业园区的综合能源系统面临的主要难题在于如何在不同能源需求之间实现有效互补和灵活转换。电力、热能和冷能等不同形态的能量需求必须通过精密的调控来保持平衡，以应对各种外部条件和内部需求的动态变化。此外，各运营主体在不断变化的市场环境中如何维持其经济效益，如何响应不断变动的价格信号和市场需求波动，都是设计和实施优化调度策略时必须考虑的问题。因此，研发一种既高效又灵活，同时又能确保经济性的策略，对于提升园区综合能源系统的运行效率、保障能源供应的可靠性、降低环境影响以及促进可持续发展具有深远的理论价值和广泛的实践意义。

在国际学术界，关于综合能源系统优化调度的研究已经取得了一系列突破。世界各地的学者们运用数学规划、智能算法、博弈论等多种方法深入探讨了综合能源管理问题，尤其关注于价格机制设计、动态响应策略以及市场环境下的综合能源调度问题。在国内，随着国家对绿色低碳发展路线图的推进，相关研究领域也得到了快速发展。许多高校和研究机构在系统建模、优化算法以及实际应用方面进行了大量研究，试图解决实际问题并填补理论研究与实践之间的缺口。尽管国内外学者们已取得了不少成果，但现有研究仍存在诸多不足之处，比如缺乏对动态能效变化的深入考量，以及对多利益主体行为策略分析的不充分等。

本文旨在提出一种考虑动态能效的园区综合能源系统优化调度策略，以期充分应对多元能量需求与多主体利益协调的复杂场景。文章首先深入剖析了包含电、热、冷在内的综合能源系统的能量流动特性，并构建了一个详实描述各能源流相互作用的多维负荷动态响应模型。该模型不仅为后续的优化调度提供了坚实的基础，而且为不同类型的能源需求提供了细致入微的刻画。

文章紧接着着重分析了系统运营商、负荷集成商、储能电站以及风电场等不同运营主体的调度地位和利益诉求。基于这些分析，构建了一主多从的双层博弈均衡模型。在上层模型中，以系统整体能效最大化为目标，通过迭代更新能源售价和动态响应补偿价格来引导用户调整其能源消费行为；而下层模型则专注于各个随从者如何在价格信号的指引下进行充放电策略和供能出力的优化，以实现个体利益的最大化。

为了更加贴近实际运行状况，本文特别强调了动态能效的概念，并通过引入时间维度上的能效变化，确保所提出的调度策略能够实时适应市场需求和能源供给的波动。这种动态的优化方法有助于提高园区综合能源系统对外部条件变化的适应能力，进而增强系统的韧性。

最后，通过案例分析和算例模拟的方式，验证了所提策略在促进各方积极参与、提升调度积极性以及增强园区综合能源系统整体经济性方面的有效性。这项研究得到了国家自然科学基金联合基金重点支持项目的资助，其研究成果预示着高效、协调与可持续的能源系统管理新思路和方法的诞生。

综上所述，本研究在国内外学者已有的研究基础上进一步拓展了综合能源系统优化调度的理论视野，并针对实际问题提出了切实可行的解决方案。通过高度原创的模型和方法，本文为多能源协同、多主体共赢的综合能源系统运行提供了新的分析工具和决策支持。未来工作将继续在本文的基础上，探索更复杂的能源环境、更多元的能源组合以及更精细的调控策略，来达到更高的能源效率和更优的经济效益，以期最终实现能源系统的最优运行和可持续发展。

1 多主体综合能源系统(MAIES)结构

本文所考虑的园区1代表了位于郊区城镇的光伏发电园区，其电力需求较小，属于剩余电力型园区。园区1主要依赖于清洁能源供电，用户参与动态响应较少，主要负责为缺电型园区2和3提供电力支持，因此在本文中未考虑园区1的动态响应情况。园区2代表了工业用户的热电联供园区，园区 3 代表了城市居民用户的冷热电联供园区，它们的电力需求较大，属于缺电型园区。由于储能设备的参与，考虑到电力质量和电网政策的限制，本文没有考虑园区和储能站向电网输送电力的情况。配电网与各园区之间的电力交互是单向的，风力发电场与配电网、储能站和各园区之间的电力交互也是单向的，而储能站与各园区之间的电力交互是双向的。园区之间也存在双向的电力交互。本文所建立的异质能源系统中的电力流动关系如图所示。

⛳️ 运行结果

参考文献

部分理论引用网络文献，若有侵权联系博主删除 1 各类智能优化算法改进及应用 生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化、背包问题、 风电场布局、时隙分配优化、 最佳分布式发电单元分配、多阶段管道维修、 工厂-中心-需求点三级选址问题、 应急生活物质配送中心选址、 基站选址、 道路灯柱布置、 枢纽节点部署、 输电线路台风监测装置、 集装箱船配载优化、 机组优化、 投资优化组合、云服务器组合优化、 天线线性阵列分布优化、CVRP问题、VRPPD问题、多中心VRP问题、多层网络的VRP问题、多中心多车型的VRP问题、 动态VRP问题、双层车辆路径规划（2E-VRP）、充电车辆路径规划（EVRP）、油电混合车辆路径规划、混合流水车间问题、 订单拆分调度问题、 公交车的调度排班优化问题、航班摆渡车辆调度问题、选址路径规划问题 2 机器学习和深度学习方面

2.1 bp时序、回归预测和分类

2.2 ENS声神经网络时序、回归预测和分类

2.3 SVM/CNN-SVM/LSSVM/RVM支持向量机系列时序、回归预测和分类

2.4 CNN/TCN卷积神经网络系列时序、回归预测和分类

2.5 ELM/KELM/RELM/DELM极限学习机系列时序、回归预测和分类 2.6 GRU/Bi-GRU/CNN-GRU/CNN-BiGRU门控神经网络时序、回归预测和分类

2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类

2.8 LSTM/BiLSTM/CNN-LSTM/CNN-BiLSTM/长短记忆神经网络系列时序、回归预测和分类

2.9 RBF径向基神经网络时序、回归预测和分类

2.10 DBN深度置信网络时序、回归预测和分类 2.11 FNN模糊神经网络时序、回归预测 2.12 RF随机森林时序、回归预测和分类 2.13 BLS宽度学习时序、回归预测和分类 2.14 PNN脉冲神经网络分类 2.15 模糊小波神经网络预测和分类 2.16 时序、回归预测和分类 2.17 时序、回归预测预测和分类 2.18 XGBOOST集成学习时序、回归预测预测和分类 方向涵盖风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、用电量预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断 2.图像处理方面 图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知 3 路径规划方面 旅行商问题（TSP）、车辆路径问题（VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等）、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、 充电车辆路径规划（EVRP）、 双层车辆路径规划（2E-VRP）、 油电混合车辆路径规划、 船舶航迹规划、 全路径规划规划、 仓储巡逻 4 无人机应用方面 无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化、车辆协同无人机路径规划 5 无线传感器定位及布局方面 传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化 6 信号处理方面 信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化 7 电力系统方面 微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置、有序充电 8 元胞自动机方面 交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长 金属腐蚀 9 雷达方面 卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合

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