[發明專利]電-氣混聯系統分布式規劃運行聯合優化方法及系統

有效

• 申請號: 201911002006.1
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110620402B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 陳健;林咨良;吳秋偉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/32;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種電?氣混聯系統分布式規劃運行聯合優化方法及系統，包括：采集不同場景下的購電功率、氣源點進氣量以及t時刻凈負荷波動功率參數；建立包括容量配置層子問題模型與系統運行層子問題模型的電?氣混聯系統容量優化問題模型；采用帶自適應步長的交替方向乘子法，將電?氣混聯系統規劃運行聯合優化問題解耦為配置層子問題與n個場景下的運行層子問題，進行迭代求解；得到電?氣混聯系統的最優配置結果以及運行策略集。本發明采用凈負荷波動率等指標對配電網的運行靈活性進行評估，在優化目標中考慮靈活性影響，有效解決了電?氣混聯系統容量優化中同時考慮經濟性與靈活性的多目標優化問題。

技術領域

本發明涉及電-氣混聯系統優化技術領域，尤其涉及一種電-氣混聯系統分布式規劃運行聯合優化方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

隨著能源消費結構的轉型與各類轉換技術的迅速發展，天然氣在能源消費中的占比逐步提升，使得電-氣為代表的多能系統獲得越來越廣泛的研究與應用。天然氣系統的接入不僅提高了供能系統選擇的多樣性，對于電力系統運行的靈活性也有相應的改善。同時，多能系統聯合優化在整體運行中所考慮的因素和可利用的資源更加全面，不僅能夠有效平抑可再生能源的波動性，而且運營商還可以通過運行層的優化實現套利運作。燃氣輪機、電轉氣等技術的發展進一步加強了電-氣混聯系統在時間、空間上的多重耦合特性，但是天然氣與電能傳輸在時間尺度上所存在的固有差異性以及配電網中源荷多重不確定性給整體系統的規劃與運行優化帶來了巨大挑戰。因此，展開電-氣混聯系統多場景規劃運行聯合優化方法研究對提高資源利用效率與供能系統長期收益具有重要意義。

目前，綜合能源系統規劃的研究思路有多種，其采用的模型與方法均有所不同。建模方法上常用有兩種，一種是基于電網、天然氣網絡物理描述的簡化數學模型，另一種是基于能源集線器的建模方法。在問題構建上，一類研究通過選取典型場景進行計算，另一類研究采用隨機場景、不確定性集與多階段規劃的方法試圖消除極端場景的影響，但是多數研究缺乏對長規劃期內多個場景相互耦合相互影響的考慮。在優化目標上，大多的研究集中在系統的經濟性優化方面，對于天然氣系統在運行靈活性方面的作用少有涉及。在研究方法上，常用的方法包括動態規劃、啟發式算法等主要還是集中式計算，在處理多場景問題時會面臨建模與求解方面的困難。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種電-氣混聯系統分布式規劃運行聯合優化方法及系統，將電-氣混聯系統多場景容量配置與運行優化問題解耦為配置子問題與多個場景下的運行子問題，實現了電-氣混聯系統在復雜場景下的最優容量配置與運行方案。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

電-氣混聯系統分布式規劃運行聯合優化方法，包括：

采集不同場景下的購電功率、氣源點進氣量以及t時刻凈負荷波動功率參數；

建立電-氣混聯系統容量優化問題模型，所述電-氣混聯系統容量優化問題模型包括容量配置層子問題模型與系統運行層子問題模型；

其中，所述容量配置層子問題模型以配置方案的經濟性最優為目標，以設備容量約束為約束條件；所述系統運行層子問題模型以運行經濟性最優以及配電網運行靈活性最優為目標，以配電網與天然氣網絡的潮流約束、設備安全運行約束、發電機出力約束以及儲能設備運行約束為約束條件；

采用帶自適應步長的交替方向乘子法，將電-氣混聯系統規劃運行聯合優化問題解耦為配置層子問題與n個場景下的運行層子問題，進行迭代求解；

得到電-氣混聯系統的最優配置結果以及運行策略集。

在另一些實施方式中，采用如下技術方案：

電-氣混聯系統分布式規劃運行聯合優化系統，包括：