[發明專利]一種電-氣集成能源系統隨機優化的方法

在審

• 申請號: 201810405917.8
• 申請日: 2018-04-30
• 公開（公告）號: CN108960479A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 李繼紅;陳錫祥;鄭偉民;李志強;孫可;張利軍;徐晨博;孫軼愷;鄒波;薛友;李楊;高瀅;文福拴
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司經濟技術研究院;浙江大學;國家電網公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06K9/62
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

1.一種電-氣集成能源系統隨機優化的方法，其特征在于，包括：

建立包含電轉氣裝置、燃氣機組和可再生能源發電機組的電-氣集成能源系統，其中通過電轉氣裝置和燃氣機組實現電力系統和天然氣系統的雙向耦合和閉環運行；

采用快速搜索密度聚類算法對歷史風速數據進行場景聚類，以處理風電出力的隨機特性；

建立計及風電出力隨機特性的電-氣集成能源系統優化運行模型，以最小化系統運行成本為目標；

考慮電力系統、天然氣系統和兩系統耦合節點相關的運行要求，確定整個電-氣集成能源系統的運行約束條件。

2.根據權利要求1所述的電-氣集成能源系統隨機優化的方法，其特征在于，所述的電力系統和天然氣系統通過電轉氣裝置和燃氣機組實現能量的雙向流動，并提高電力系統消納風電的能力，包括：

當電力系統中的發電出力超過電力負荷需求時，特別是在夜間電力負荷水平低而風電出力水平高的時段，通過電轉氣過程，即電解水和甲烷化將電能轉化成人造天然氣，并將轉化得到的天然氣注入天然氣管道和儲氣罐中進行輸送或存儲；當發電出力不能滿足負荷需求時，則通過燃氣機組將天然氣轉化成電力，彌補電力缺額。

3.根據權利要求1所述的電-氣集成能源系統隨機優化的方法，其特征在于，所述的快速搜索密度聚類算法，首先計算所有數據點的兩個指標值：局部密度δ_i和距離μ_i，并繪制出(δ_i,μ_i)對應的決策圖，從中篩選出兩個指標同時較大的點作為聚類中心，其余數據點以就近原則歸類到各自的聚類簇中；

每隔1小時對風電場一天內的實測風速進行采樣得到一個數據點，同理，從風速歷史數據中得到N個數據點為：

式中：v^wind為從風速歷史數據中得到的數據點集合；v_ij為第i個數據點中時刻j的風速，T為一天內的時段總數；

任意兩個數據點x和y之間的距離采用歐幾里得距離公式計算，即

為提高精確性，采用Gaussian kernel方法計算數據點x的局部密度δ_x：

式中：d_c為截斷距離，按使得每個數據點與其它數據點的距離不超過d_c的平均個數約為數據點總數1～2％的原則選取；

數據點x到比其局部密度大的數據點z的距離為：

經過聚類后，若在N個數據點中第x個聚類簇中數據點的個數為M，則該場景發生的概率為M/N，單臺風電機組的輸出功率與其所處環境的風速變化之間的關系近似描述為：

式中：P^wind和分別為風機理論輸出功率和額定輸出功率；C_pmax為最大風能利用系數；r為風機葉片長度；ρ為空氣密度；η^wtp為風機發電效率；v、v_ci、v_r和v_co分別為輸入風速、切入風速、額定風速和切出風速。