本发明涉及能源系统领域，更具体地说是考虑风电不确定性的综合能源系统模型求解方法。
背景技术：
1、考虑不确定性的综合能源系统运行优化模型可以根据所采用的方法分为随机优化、鲁棒优化区或间优化等几类。随机优化采用概率密度函数表征系统功率不确定性，并通过场景法或参数化模型转换进行求解。随机优化所采用的概率分布是量化分析不确定性的有效手段,但是部分不确定性参数由于数据缺失难以获取精确、可靠的概率分布。
2、鲁棒优化是另外一种常用的不确定优化方法，使用不确定集合表征参数变化范围，将不确定数据在不确定集合下转换为满足最坏场景下的确定性优化问题进行求解。相比于鲁棒优化使用不确定集合描述扰动的变化范围，分布式鲁棒优化采用模糊集表示不确定性参数概率分布的变化范围，并在考虑安全约束的最优潮流、考虑阻塞约束的机组组合和电-气联合调度中得到应用。区间优化一般采用区间数或模糊集表示能源系统外部注入功率或内部参数不确定性，其被应用于电-气综合能源系统运行优化和社区冷热电微网能量管理，分别用来表征风电功率和多能负荷的波动范围。
3、文献[1]采用鲁棒优化对系统风电出力不确定性求解，与传统模型对比，系统的经济性和可行性有所提升；文献[2]提出一种随机和鲁棒优化模型，与传统优化比较,系统具有更高的鲁棒性和经济性。文献[3]建立一种水、火电出力与备用协调的两阶段鲁棒优化模型，且模型有效缓解了系统调峰压力，具有安全性和经济性；文献[4]提出考虑风电功率不确定性的输电系统规划方法，将模型转化为确定性模型求解；文献[5]基于风电出力预测区间模型考虑风电出力的不确定性，提出基于鲁棒优化方法的电力系统柔性负荷调度策略，运用概率分布鲁棒优化和盒式鲁棒优化消去随机变量，但所得解具有保守性。
技术实现思路
1、发明目的：
2、随着能源革命的不断推进，人们在利用能源时追求更高的效率，并且注重发展和利用可再生能源。能源的高效利用不仅包括节约利用非可再生能源，还涵盖开发和利用可再生能源。这种高效利用的实现途径之一是发展靠近终端能源用户的综合能源系统。
3、综合能源系统是一个复杂的能源耦合体，涵盖了供电网、燃气网、供冷网和供热网。它能够利用多种能源形式，包括可再生清洁能源、不可再生一次能源和电能等，为用户侧的电负荷、热负荷和冷负荷提供能量。通过多种能源的互补和能量的梯级利用，综合能源系统不仅能显著提高能源利用效率，还能有效缓解环境污染问题。因此，综合能源系统得到了业界的广泛关注。
4、然而，综合能源系统的运行优化面临着多重挑战。这些挑战主要来自外部可再生能源和电、热负荷功率的不确定性，以及系统内部参数的不确定性。特别是高比例分布式可再生能源的随机波动，对综合能源系统的安全和经济运行带来了巨大的挑战。
5、综合化是清洁化转型的技术保障。综合能源系统可以接纳包括清洁能源在内的多种能源，提高各种能源的利用效率，促进能源系统之间的协调优化，实现多种能源的互补互济。本发明的目的是优化综合能源系统模型求解方法，提高综合能源系统的鲁棒性和经济性，有效解决可再生能源出力波动平抑和出力追踪等难题。
6、本发明技术方案如下：
7、benders求解法具有灵活性、有效性等优点，适用于求解大规模、非线性规划问题，根据问题的变量类型，通过将问题分为上层、下层以及分为主问题和子问题进行约束求解，得到两个独立的目标函数和相关约束,通过求解子问题得到benders割集实现主、子问题之间的信息互换，最后反复迭代寻得问题的最优解。在处理模型求解问题的过程中，一般将问题分为两个部分进行求解,将模型分为主问题和子问题求解，本发明中的主问题目标是系统总投资成本、运行成本最优，子问题是系统的弃风成本最小,为了抵挡最坏情况下的系统波动，系统模型包含了风电出力的不确定性,变量类型为非整型变量类型。
8、综合能源系统采用benders分解法求解步骤如下所示:
9、步骤(1)：参数初始化。包括电力系统、天然气网络、热力网络的电负荷、气负荷、热负荷参数；
10、步骤(2)：确定耦合元件:p2g设备、燃气轮机设备、输电线路和天然气管道参数信息。
11、步骤(3)：求解主问题，获得系统最优投资方案，将主问题投资方案决策变量带入子问题,更新子问题结果。
12、步骤(4)：求解系统子问题，得到benders割；
13、步骤(5)：将benders割返回求解主问题；
14、步骤(6)：进行连续迭代求解，将主问题和子问题的差满足一个足够小的值求得最优解。
15、本发明采用鲁棒优化方法用于解决风电出力的不确定性，鲁棒优化的优点在于不需要给出不确定变量的随机分布函数，只需要给出不确定数值的集合，在集合约束下构造模型具体形式进行求解，鲁棒优化一般表达式如下
16、
17、式中：x为系统变量；为系统目标系数；为系统约束条件；
18、本发明采用的鲁棒优化系统模型求解步骤如下所示:
19、步骤(1)：输入系统所需的机组参数及负荷数据，建立设备模型并获取各机组运行成本系数、能量转化效率等；
20、步骤(2)：设定系统目标函数和系统平衡约束、机组出力约束和风电出力不确定性约束条件；
21、步骤(3)：模拟风电出力预测区间,设立鲁棒参数值，将抽取后的样本带入鲁棒优化模型中计算最优成本；
22、步骤(4)：分析不同鲁棒参数和风电消纳率对系统运行成本的影响。
23、本发明的技术效果和优点：
24、本发明在含风电出力的综合能源系统模型基础上，建立了基于改进鲁棒优化的综合能源系统运行模型，以综合成本最低为优化主目标，辅以考虑系统的弃风成本，对模型进行精确求解。采用benders分解法求解系统的混合整数非线性问题，在p2g和燃气轮机为能量耦合元件的电-气综合能源运行模型中，以系统总投资方案最优为主问题，运行成本最优为子问题,反复迭代求解，求得问题最优解。
1.考虑风电不确定性的综合能源系统模型求解方法，其特征在于：综合能源系统采用benders分解法求解步骤如下所示:
2.根据权利要求1所述的考虑风电不确定性的综合能源系统模型求解方法，其特征在于：本发明采用鲁棒优化方法用于解决风电出力的不确定性，鲁棒优化的优点在于不需要给出不确定变量的随机分布函数，只需要给出不确定数值的集合，在集合约束下构造模型具体形式进行求解，鲁棒优化一般表达式如下
3.根据权利要求1所述的考虑风电不确定性的综合能源系统模型求解方法，其特征在于：步骤(1)：输入系统所需的机组参数及负荷数据，建立设备模型并获取各机组运行成本系数、能量转化效率等；
