[發明專利]基于熱電比調節的城市能源互聯網潮流計算方法

在審

• 申請號: 201711005289.6
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107808218A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 梁剛;穆云飛;郭鐵軍;劉日堂;梁程;王琳;張超雄;曹旌;郝毅;王中榮;陳文福;馬占軍;田圳;李海科;蔚鑫棟;韓濤;王鈺;田中亮;王政;黨旭鑫;段偉潤;張雪佼;任肖久
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司;國家電網公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本發明屬于城市能源互聯網優化調控,多能源協同運行優化的技術領域，特別是一種基于熱電比調節的城市能源互聯網潮流計算方法。

背景技術

城市能源互聯網由配電子系統、配氣子系統、供冷/熱子系統等供能子網絡耦合形成，并以冷熱電三聯供機組為核心耦合環節，完成城市電氣冷熱多種能源的分配、轉換和平衡。城市能源互聯網可以分為配氣系統，配電系統，供熱系統及多能源系統耦合環節。其中，配氣系統又包括城鎮天然氣門站，配氣網絡，儲氣裝置，調壓站，各類城鎮燃氣用戶等等；配電系統包括配電變壓器、架空線路或者城市電纜、各類電力用戶；供熱系統包括供熱源、供熱管網、用戶、熱轉換設備；耦合環節包括冷熱電三聯供系統，電鍋爐，燃氣鍋爐，熱泵，燃氣輪機等。城市能源互聯網的發展和應用對于提高能源利用效率具有重要的意義。考慮到城市能源互聯網所包含的能源體系多樣，涉及的能源環節復雜，針對城市能源互聯網的優化潮流分析研究極具價值。

最優潮流(Optimal Power Flow，OPF)是指當城市能源互聯網的網絡拓撲，源-荷信息，網絡參數等信息給定時，通過對控制變量的調整同時滿足系統的約束條件，通過優化算法使城市能源互聯網的某一個目標函數(比如燃料費用最小，網損最小，用戶費用最小，能源供應商收益最大等等)達到最大或者最小時的最優潮流分布。針對能源互聯網的最優潮流計算方法，已有諸多前期研究，如文獻Martinez-MaresA,Fuerte-Esquivel C R.Aunified gas andpower flow analysis in natural gas and electricity coupled networks[J].IEEE Transactions on Power Systems,2012,27(4):2156-2166.和文獻P,Leung T,Gil M,et al.Gas–electricity coordination in competitive markets under renewable energy uncertainty[J].IEEE Transactions on Power Systems,2014,doi:10.1109/TPWRS.2014.2319588.從宏觀角度分析能源互聯網中電氣與天然氣系統之間的互動聯系，但忽略了電-氣耦合環節的一些細節；如文獻Guan Xiaohong，Xu Zhanbo，Jia Qingshan.Energy-Efficient Buildings Facilitated by Microgrid[J].IEEE Transactions on Smart Grid，2010，1(3)：243-252，以運行成本最低為目標進行優化潮流計算，從而降低能源互聯網的日前運行成本；如文獻光伏與微型燃氣輪機混合微網能量管理研究[J].電工技術學報，2012，27(1)：74-84，在分析光伏發電和微型燃氣輪機動態模型及運行特性的基礎上，研究了光伏與微型燃氣輪機組成的能源互聯網潮流策略；如文獻冷熱電聯供微網優化調度通用建模方法[J].中國電機工程學報，2013，33(31)：26-33.采用通用母線方式，提出了冷熱電聯供能源互聯系統的優化調度通用建模方法，并基于該方法構建了能源互聯網系統的動態經濟調度模型框架；如文獻Hierar-chical Energy Management System for Multi-Source Multi-Product Microgrids[J].Renewable Energy，2015，78：621-630、Hier-archical Management for Integrated Community Energy Systems[J].Applied Energy，2015，160：231-243.則分別針對含有熱電聯產系統、光伏、空調、電儲能以及熱儲能的區域級能源互聯網，設計了一種分層能量管理系統架構，能夠實現對區域能源互聯網中供能單元的統一潮流優化。

然而，上述研究未充分考慮城市能源互聯網不同能源系統之間的復雜交互作用機理，在進行潮流計算時往往采用分立方法，系統整體全局優化能力較弱，導致運行成本依舊居高不下。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，而提出一種基于熱電比調節的城市能源互聯網潮流計算方法。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于熱電比調節的城市能源互聯網潮流計算方法，包括步驟如下：

(1)配氣系統數學模型

①穩態流動方程