[發明專利]基于內點法的綜合能源系統多場景優化分析方法

有效

• 申請號: 201810705118.2
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108960503B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 孫永輝;鐘永潔;翟蘇巍;王加強;呂欣欣
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐瑩

1.一種基于內點法的綜合能源系統多場景優化分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)向ICES輸入系統信息，包括PHGCS的拓撲信息、能源集線器拓撲信息、耦合設備信息、PHGCS中的負荷信息、風電場出力信息、參數信息；

(2)建立區域電系統模型、區域氣系統模型、區域熱系統模型以及區域冷系統模型，并設定系統模型之間的耦合結構和組成方式；

(3)通過能源轉換單元，將電、熱、氣、冷4種能源集中在ICES中，基于能源集線器原理進行能源比例分配系數分析；

(4)在考慮PHGCS運行關鍵約束基礎上，建立含PHGCS的不同負荷結構、多時段、多場景運行模式下的多場景優化調度模型；

(5)采用原對偶內點法對多場景優化調度模型進行求解；

(6)輸出ICES關鍵特征變量信息，包括：電系統中電壓幅值、相角、有功、無功；熱系統中熱工質流量、溫度、壓強；氣系統中流量、壓強；冷系統中冷工質流量、溫度、壓強；特定能源比例分配系數；

步驟(2)各系統的建立包括：

①區域電系統模型

以交流潮流計算作為區域電系統的分析方法，電力系統的功率平衡方程為：

式中，P_i、Q_i為給定的節點i的注入有功和無功功率，i和j為節點編號，U為節點電壓幅值，n為節點總數，θ_ij為節點i與j的相角差，G_ij、B_ij為節點i與節點j之間支路的導納矩陣元素的實部、虛部；

②區域氣系統模型

天然氣系統工作在0～75mbar壓力范圍，對兩端節點為i與j的任意管道，采用適用于中低壓氣系統公式對管道流量與壓力關系進行描述：

式中，m_g、L_g、D_g為管道中的天然氣流量、管道長度和管道直徑，T_n、P_n為標準狀況下的溫度、壓力，P_i、P_j為節點i、j的壓力，S、f為天然氣的相對密度、管道摩擦系數，R_air為空氣常數；

③區域熱系統模型

基于圖論思想對包括供回水管路的區域熱系統整體建模，對供回水回路的節點、管道同時編號：

A、水力模型

式中，為節點-管道完全關聯矩陣，m_h為管道流量向量，為供回水網絡的基本回路矩陣，0為零矩陣向量，ΔH_w為管道壓頭損失向量，H_pump為循環泵或壓力泵提升的壓頭向量；

B、熱力模型

式中，為熱源處提供的熱量、供水溫度、回水溫度，為負荷處得到的熱量、供水溫度、回水溫度，T_start、T_end、T₀為管道的起點溫度、終點溫度、環境溫度，λ_pipe、C_p為管道單位長度的傳熱系數、管道內工質的比熱容，m_out、T_out、m_in、T_in為管道混合處節點的流進流量、溫度，流出流量、溫度；m_h、為管道流量、管道i的長度；

④區域冷系統模型

在ICES中，溴化鋰機組對外供應7℃的冷凍水，冷用戶只需設置末端空氣處理裝置，7℃的冷凍水進入空氣處理裝置，釋放冷量后回水溫度為12℃，從而實現供冷目的；冷卻塔提供32℃冷卻水通過冷卻水循環泵加壓進入溴化鋰機組，出水溫度38℃回至冷卻塔繼續冷卻到32℃冷卻水，從而形成一個冷卻水循環系統；

同建立區域熱系統模型類似，基于圖論思想對包括供回水管路的區域冷系統整體建模，對供回水回路的節點、管道同時編號：

A、水力模型

式中，為節點-管道完全關聯矩陣，m_c為管道流量向量，為供回水網絡的基本回路矩陣，0為零矩陣向量，ΔH_w為管道壓頭損失向量，H_pump為循環泵或壓力泵提升的壓頭向量；

B、熱力模型

式中，為冷源處提供的熱量、供水溫度、回水溫度，為負荷處得到的熱量、供水溫度、回水溫度，T_start、T_end、T₀為管道的起點溫度、終點溫度、環境溫度，λ_pipe、C_p為管道單位長度的傳熱系數、管道內工質的比熱容，m_out、T_out、m_in、T_in為管道混合處節點的流進流量、溫度，流出流量、溫度；m_c、為管道流量、管道i的長度。