[發(fā)明專利]用網(wǎng)絡(luò)流對電-氣互聯(lián)系統(tǒng)優(yōu)化分析的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010168743.5
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111682520B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊萬清;胡幸集;葛維春;李巍;張宏宇;金鵬;申家鍇;王瑋;鄒楠;李衛(wèi)東;朱巖;陶婷婷
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司;大連理工大學(xué);國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 大連格智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21238
• 代理人: 劉琦

本發(fā)明公開了一種用網(wǎng)絡(luò)流對電?氣互聯(lián)系統(tǒng)優(yōu)化分析的方法，所述方法的步驟包括：確定電?氣互聯(lián)系統(tǒng)的區(qū)域參數(shù)和運(yùn)行模式；建立網(wǎng)絡(luò)流模型，所述網(wǎng)絡(luò)流模型包括設(shè)置電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)、天然氣系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)、源點(diǎn)和匯點(diǎn)的個數(shù)，基于各類節(jié)點(diǎn)計(jì)算包含網(wǎng)絡(luò)流各支路的容量約束表和權(quán)值表；使用最短路徑算法求解源點(diǎn)s到匯點(diǎn)t的最短路徑，更新權(quán)值表和容量約束表直至所有電負(fù)荷和氣負(fù)荷達(dá)到規(guī)定數(shù)值；最后根據(jù)不同的運(yùn)行模型進(jìn)行多能分析并求得線路功率情況和費(fèi)用。本發(fā)明能對電?氣互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行同質(zhì)化分析，根據(jù)工程要求可將其展現(xiàn)為能量系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)，有利于對綜合能源系統(tǒng)的求解、分析、優(yōu)化和展示，具有廣泛的應(yīng)用場景和實(shí)用意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用網(wǎng)絡(luò)流對電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)優(yōu)化分析的方法。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球能源生產(chǎn)消費(fèi)迅猛增長，傳統(tǒng)化石能源大規(guī)模開發(fā)利用，資源枯竭、環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重，研究如何實(shí)現(xiàn)對能源的清潔高效已迫在眉睫。能源危機(jī)的加重及能源供需多樣性的發(fā)展引發(fā)了對于單能源系統(tǒng)弊端的思考:單能源系統(tǒng)束縛了需求的可變性與系統(tǒng)的靈活性，限制了能量的自由流動，不僅損害了能量利用效率，而且降低了系統(tǒng)供能經(jīng)濟(jì)性。可見，唯有將能源系統(tǒng)與單一的能源形式解綁，才能改善能源危機(jī)的窘境。相較于單能源系統(tǒng)，多能系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)彈性降低特定能源的依賴性與供能風(fēng)險；具備更多的調(diào)度方案，能夠靈活地保持更高的能量利用效率，從而為實(shí)現(xiàn)區(qū)域級供能提供了一種重要解決方案。

電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)都是綜合能源系統(tǒng)中十分重要的部分。對于電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)的多能流建模及優(yōu)化分析是綜合能源系統(tǒng)研究的基石部分。目前主流方法是通過對模型進(jìn)行潮流求解輔以優(yōu)化算法尋找系統(tǒng)最優(yōu)狀態(tài)來尋找最優(yōu)解。分析的難點(diǎn)主要在于尋優(yōu)的速度與正確性以及模型求解的難易程度。而對于模型求解傳統(tǒng)方法主要采用牛頓—拉夫遜法，其中又分為統(tǒng)一求解法和順序求解法。統(tǒng)一求解法需要對電力系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)二者整體建立雅可比矩陣和平衡方程，計(jì)算量巨大且出錯率高。目前常用的是順序求解法，對電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)二者分別求解。但是通過此法，使得綜合能源系統(tǒng)電和氣之間的關(guān)系完全解列，顯得涇渭分明。而對于我們一個理想中的電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)，它應(yīng)該是高度耦合，配合緊密的。電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)內(nèi)部的傳輸運(yùn)行本質(zhì)恰恰又是能源的傳輸與轉(zhuǎn)化，所以可以將其通過能量這一共同核心要素串聯(lián)起來，將其建立成一個統(tǒng)一的能量流模型來表示并求解。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，提供一種用網(wǎng)絡(luò)流對電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)優(yōu)化分析的方法，該方法可將電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)同質(zhì)為能量系統(tǒng)或電力系統(tǒng)或天然氣系統(tǒng)，然后通過網(wǎng)絡(luò)流方法對其統(tǒng)一規(guī)劃求解，實(shí)現(xiàn)安全性分析，并在此基礎(chǔ)上達(dá)到優(yōu)化運(yùn)行效果；

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用網(wǎng)絡(luò)流對電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)優(yōu)化分析的方法，包括以下步驟：

S1：確定電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)的區(qū)域電力系統(tǒng)參數(shù)、區(qū)域天然氣系統(tǒng)參數(shù)以及區(qū)域電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)互聯(lián)的相關(guān)參數(shù)；

S2：確定電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)的運(yùn)行模式，其中，所述運(yùn)行模式由兩位數(shù)確定；所述運(yùn)行模式?jīng)Q定最后計(jì)算結(jié)果同質(zhì)為何種模式系統(tǒng)，其中能量系統(tǒng)為00，為模式一；電力系統(tǒng)為01，為模式二；天然氣系統(tǒng)為10，為模式三；

S3：選擇合適單位并將能量和功率設(shè)為標(biāo)幺值，將電力系統(tǒng)中的電能流以及天然氣系統(tǒng)中氣流量換算成標(biāo)幺值下的能流值；

S4：設(shè)所述電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)流模型中電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)為n_e，天然氣系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)為n_g，在此基礎(chǔ)上增加一個源點(diǎn)s和一個匯點(diǎn)t，總節(jié)點(diǎn)數(shù)為n；確定電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)流模型中發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和氣源節(jié)點(diǎn)，將所述發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)和氣源節(jié)點(diǎn)與所述源點(diǎn)s相連；確定電—?dú)饣ヂ?lián)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)流模型中電力系統(tǒng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和天然氣系統(tǒng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，將所述電力系統(tǒng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和天然氣系統(tǒng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)與所述匯點(diǎn)t相連；