本发明属于能源系统运行优化，具体涉及一种提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法。
背景技术：
1、随着全球能源结构的转型和可持续发展的要求，能源利用的高效化、清洁化和智能化成为重要的发展方向。在高速服务区，由于车辆和人员流动性大，能源需求具有多样性和不确定性，传统的能源供应方式已难以满足其需求。因此，发展综合能源系统，通过优化调度实现能源的互补互济和高效利用，成为高速服务区能源管理的重要任务。
2、偏远地区的高速服务区往往面临着能源供应不稳定的问题。由于地理位置偏远，这些服务区可能难以接入主电网，或者电网供电不稳定，导致能源供应存在风险。因此，提升供能独立性，可以减少对外部能源供应的依赖，确保服务区在任何情况下都能维持正常的能源供应。
3、风光的出力不确定性主要来源于自然因素，如风速、风向、光照强度等的波动和变化。这些因素难以准确预测和控制，导致风光的出力存在较大的波动性和不确定性。这种不确定性会给电力系统的调度和运行带来挑战，可能导致电力供需不平衡、系统稳定性下降等问题。
4、充电桩电负荷是高速服务区综合能源系统的主要电负荷，而充电桩电负荷的大小又和充电桩的使用数量也即当前充电车辆数量有关，而充电车辆的数量又难以进行日前逐时准确预测，由此会造成高速服务区综合能源系统电负荷较大波动，影响供能稳定性。
技术实现思路
1、针对上述导致高速服务区综合能源系统供能不稳定的因素带来的问题，本发明的目的在于提出了一种提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，根据高速服务区综合能源系统的系统构型、风光资源、冷热电油需求以及充电桩电力需求，建立系统模型。考虑能量平衡约束、设备出力约束和资源约束，以提高系统供能独立性为目标，建立逐时的日前优化调度模型。考虑源侧风光出力不确定性，以与日前计划偏差最小为目标，每隔预设分钟重新计算后数小时日前优化调度模型，进行日内滚动优化调度。考虑荷侧用能负荷特别是充电桩使用量导致的电负荷需求的改变，以匹配电负荷平衡为约束，以运行成本最低为目标，以每隔几分钟为单位建立实时优化调度模型。通过日前-日内-实时联合滚动优化调度，能显著提高高速服务区综合能源系统的供能可靠性。
2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，包括如下步骤：
4、s1：根据高速服务区综合能源系统构型、风光资源、冷热电油需求、充电桩电力需求，建立高速服务区综合能源系统模型；
5、s2：根据高速服务区综合能源系统模型，以能量平衡、设备出力、风光资源为约束条件，以与公共电网交互最小为目标函数，建立日前优化调度模型，给出接下来一天24小时中每一小时的运行计划；
6、s3：考虑到气象预测数据带来的风光出力的不确定性，实际日内运行时，以与日前运行计划偏差最小为目标函数，建立日内优化调度模型，每隔预设分钟重新计算后数小时的日内优化调度模型；
7、s4：考虑到实际充电桩使用数量的改变，重新匹配电能平衡约束，以高速服务区综合能源系统运行成本最低为目标函数，建立实时优化调度模型，每隔几分钟进行监测调整。
8、所述的步骤s1中，高速服务区综合能源系统构型包括：
9、电源：风电机组3、光伏光热组件4、柴油发电机5、公共电网1；
10、电负荷：加油站6、充电桩7、电加热器9、空调11、水泵14、其他电负荷15；
11、热源：光伏光热组件4、柴油发电机5、电加热器9、空调11；
12、热负荷：热水需求10、采暖需求12；
13、冷源：空调11；
14、冷负荷：供冷需求13；
15、油类消耗：柴油发电机5、加油站6；
16、储能装置：电储能8；
17、所述的电源、电负荷和储能装置构成电能流部分，风电机组3、光伏光热组件4的发电部分、柴油发电机5的发电部分以及公共电网1供给电能，汇入到服务区电网2；服务区电网2将电能提供给加油站6、充电桩7、电加热器9、空调11、水泵14和其他电负荷15，满足所有的电能需求；电储能8在电源电力生产过剩时进行充电储存电能，在电负荷需求旺盛时进行放电释放电能；服务区电网2中多余的电量向公共电网1出售；
18、所述的热源、热负荷构成热能流部分，光伏光热组件4的产热部分、柴油发电机5的产热部分、电加热器9产生热量，汇入热力节点，将热量供给给热水需求10、采暖需求12；同时，空调11在热泵模式下产生热量，满足部分采暖需求12；
19、所述的冷源、冷负荷构成冷能流部分，空调11在供冷模式下产生冷量，满足所有供冷需求13；
20、所述的油类消耗部分，一部分油类供给给柴油发电机5消耗，剩下的用于满足加油站6车辆加油需求。
21、所述的光伏光热组件4由光伏板和太阳能集热器共同组成一体化装置，该装置吸收太阳能后，转化为电能和热能。
22、所述的柴油发电机5是热电联产装置，包括发电机和缸套水冷装置，发电机为供电部分，缸套水冷装置为产热部分。
23、所述的空调11为冷热两用空调，在夏季冷负荷需求旺盛时以供冷模式工作，满足全部供冷需求13，在冬季热负荷需求旺盛时以热泵模式工作，满足部分采暖需求12。
24、所述的步骤s2中，约束条件为能量平衡约束、设备出力约束、资源约束，优化目的为与公共电网交互最小即提高系统供能独立性，目标函数为：
25、
26、式中：pbuy(t)为t时刻高速服务区综合能源系统服务区电网2向公共电网1购电功率；psell(t)为t时刻高速服务区综合能源系统服务区电网2向公共电网1售电功率。
27、所述的步骤s3中，约束条件为能量平衡约束、设备出力约束、由风光出力改变后的资源约束，优化目的为与日前运行计划偏差最小，目标函数为：
28、
29、ptotal(t)＝pwind(t)+psolar(t)+pgen(t)+pdis(t)+pbuy(t)
30、p′total(t)＝p′wind(t)+p′solar(t)+p′gen(t)+p′dis(t)+p′buy(t)
31、式中：ptotal(t)、p′total(t)分别为日前调度计划、日内滚动调度计划t时刻高速服务区综合能源系统总电出力；pwind(t)、psolar(t)、pgen(t)、pdis(t)分别为日前调度计划t时刻风电机组3电出力、光伏光热组件4电出力、柴油发电机5电出力、电储能8放电功率；p′wind(t)、p′solar(t)、p′gen(t)、p′dis(t)、p′buy(t)分别为日内滚动计划调整后t时刻风电机组3电出力、光伏光热组件4电出力、柴油发电机5电出力、电储能8放电、公共电网1购电功率。
32、所述的步骤s4中，约束条件为由充电车辆数量改变导致的匹配后能量平衡约束、设备出力约束，由风光出力改变后的资源约束，优化目的为高速服务区综合能源系统运行成本最低，目标函数为：
33、min f3＝min(cws+cge+cel+cop+cep-iel)
34、式中：cws为弃风弃光惩罚费用；cge为柴油发电机5耗油费用；cel为向公共电网1购电费用；cop为系统部件运行维护费用；cep为柴油发电机5碳排放成本；iel为服务区电网2售电收益。
35、所述的由风光出力改变后的资源约束，其计算公式为：
36、
37、
38、
39、式中：为随气象条件改变后t时刻的风电机组3预测出力；为随气象条件改变后t时刻的光伏光热组件4预测电出力；q′solar(t)为t时刻日内滚动计划调整后光伏光热组件4热出力；为随气象条件改变后t时刻的光伏光热组件4预测热出力。
40、所述的由充电车辆数量改变导致的匹配后能量平衡约束，其电平衡约束计算公式为：
41、p′total(t)＝l′e(t)+lsta(t)+lh(t)+lc(t)+lp(t)+lo(t)+pcha(t)+psell(t)
42、式中：l′e(t)为t时刻充电车辆数量改变后的充电桩7电量需求；lsta(t)、lh(t)、lc(t)、lp(t)、lo(t)分别为t时刻加油站6、电加热器9、空调11、水泵14和其他电负荷15电量需求；pcha(t)为电储能8t时刻充电功率。
43、所述的日前优化调度模型、日内优化调度模型和实时优化调度模型利用matlab的yalmip工具箱建立，通过调用gurobi求解器求解，得到高速服务区综合能源系统优化运行方案。
44、本发明具有以下优点和效果：
45、(1)提高能源利用效率：本发明所述方法可以实现对服务区能源使用的精准控制和调度，使得各种能源资源得到更加合理的分配和利用，从而提高能源利用效率，降低能源消耗。
46、(2)降低运营成本：本发明所述方法有助于减少不必要的能源浪费，降低服务区的运营成本。通过更加精细化的能源管理，高速服务区可以实现更高效的运营，提高经济效益。
47、(3)提升服务质量：本发明所述方法能够确保高速服务区在各种情况下都能提供稳定、可靠的能源供应，从而保障服务区内车辆和人员的正常出行和生活需求，提升服务质量。
48、(4)促进可持续发展：本发明所述方法通过引入新型清洁能源、推动能源回收利用等措施，有助于减少对传统能源的依赖，降低对环境的影响，促进服务区的可持续发展。
49、(5)应对能源不确定性：高速服务区综合能源系统在协调运行中会遇到诸多不确定性，如可再生能源出力及负荷预测的不确定性等。通过本发明所述方法，可以更有效地规划能源的供应和需求，避免浪费和能源过度消耗，以应对这些不确定性带来的挑战。
1.一种提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，其特征在于，所述的光伏光热组件(4)由光伏板和太阳能集热器共同组成一体化装置，该装置吸收太阳能后，转化为电能和热能。
3.根据权利要求1所述的提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，其特征在于，所述的柴油发电机(5)是热电联产装置，包括发电机和缸套水冷装置，发电机为供电部分，缸套水冷装置为产热部分。
4.根据权利要求1所述的提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，其特征在于，所述的空调(11)为冷热两用空调，在夏季冷负荷需求旺盛时以供冷模式工作，满足全部供冷需求(13)，在冬季热负荷需求旺盛时以热泵模式工作，满足部分采暖需求(12)。
5.根据权利要求1所述的提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，其特征在于，所述的步骤s2中，约束条件为能量平衡约束、设备出力约束、资源约束，优化目的为与公共电网交互最小即提高系统供能独立性，目标函数为：
6.根据权利要求1所述的提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，其特征在于，所述的步骤s3中，约束条件为能量平衡约束、设备出力约束、由风光出力改变后的资源约束，优化目的为与日前运行计划偏差最小，目标函数为：
7.根据权利要求1所述的提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，其特征在于，所述的步骤s4中，约束条件为由充电车辆数量改变导致的匹配后能量平衡约束、设备出力约束，由风光出力改变后的资源约束，优化目的为高速服务区综合能源系统运行成本最低，目标函数为：
8.根据权利要求7所述的提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，其特征在于：所述的由风光出力改变后的资源约束，其计算公式为：
9.根据权利要求7所述的提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，其特征在于：所述的由充电车辆数量改变导致的匹配后能量平衡约束，其电平衡约束计算公式为：
10.根据权利要求1所述的提高高速服务区综合能源系统供能可靠性的滚动优化调度方法，其特征在于，所述的日前优化调度模型、日内优化调度模型和实时优化调度模型利用matlab的yalmip工具箱建立，通过调用gurobi求解器求解，得到高速服务区综合能源系统优化运行方案。
