[發明專利]一種多區域電氣綜合能源系統能量與備用分散式調度方法有效

申請號：	202010182634.9	申請日：	2020-03-16
公開（公告）號：	CN111342452B	公開（公告）日：	2023-09-12
發明（設計）人：	向月;吳剛;劉俊勇;劉友波	申請（專利權）人：	四川大學
主分類號：	H02J3/00	分類號：	H02J3/00;G06Q50/06;G06F30/20;G06F111/04;G06F113/06;G06F113/14;G06F119/14;G06F113/08
代理公司：	成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250	代理人：	李雙
地址：	610000 四***	國省代碼：	四川;51
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種區域電氣綜合能源系統能量備用分散調度方法
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【權利要求書】：

1.一種多區域電氣綜合能源系統能量與備用分散式調度方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立多區域耦合互聯電氣綜合能源系統能量與備用一體化優化調度模型；

步驟2：基于聯絡線與聯絡管道解耦的思想，將步驟1中的多區域耦合互聯電氣綜合能源系統能量與備用一體化優化調度模型進行分解，得到區域能量-備用協同優化調度子問題分解模型；進而將多區域集中式優化問題分解為區域優化調度子問題；

步驟3：根據步驟2得到的區域能量-備用協同優化調度子問題分解模型，基于交替方向乘子法，設計了一種多區域互聯電氣綜合能源系統能量-備用優化調度分散式求解策略；

所述多區域耦合互聯電氣綜合能源系統能量與備用一體化優化調度模型的建立步驟如下：

步驟1.1，建立目標函數，以調度周期內所有區域運行成本之和最小化為目標，包括常規機組發電成本、氣井供氣成本、棄風成本、向上備用容量成本與向下備用容量成本：

式中：a為區域標識；φ為區域集合；i與N_E,c為常規機組標識與常規機組集合；gw與M_G為氣井標識與集合；w與N_W為風電場標識與集合；r為備用源標識，包括發電機與氣井；與分別表示常規機組單位發電成本、氣井單位供氣成本與單位棄風懲罰成本；P_a,i,t、F_a,gw,t與分別表示在時段t常規機組的輸出功率、氣井的供氣量與棄風功率；和分別表示單位向上和向下備用容量成本；與分別表示備用供應源r在t時段提供的上下備用容量；

步驟1.2，在模型中增加電力系統運行約束、天然氣系統運行約束、備用約束與耦合約束進行優化；

所述電力系統運行約束包括：

常規機組與燃氣輪機輸出功率約束：

風電場輸出功率約束：

常規機組爬坡約束：

功率平衡約束：

線路潮流約束：

式中：P_i,t與P_j,t分別表示常規機組i與燃氣輪機j在時段t的輸出功率；P_w,t與分別表示風電場w在時段t的輸出功率與預測功率；r_i^u與r_i^d為常規機組i以時段t為間隔的上、下爬坡速率；與為燃氣輪機j以時段t為間隔的上下爬坡速率；為電負荷d在時段t的負荷需求；N_e為電負荷集合；K_l,i、K_l,j、K_l,w與K_l,d分別為常規機組、燃氣輪機、風電場與負荷對第l條線路的功率轉移分布系數，其可由直流潮流模型計算得到；ef_l,t為線路l在時段t流過的功率；

所述天然氣系統運行約束包括：

氣井輸出氣量約束；

氣井爬坡約束：

節點氣壓約束：

管道氣流約束：

節點氣流平衡約束：

式中：F_gw,t表示氣井在時段t的輸出氣量；與分別表示氣井上下爬坡速率；π_m,t為時段t內節點m的氣壓；gf_mr為管道mr流過的氣流；C_mr為管道綜合參數，其由管道長度、直徑、摩擦力綜合決定；為天然氣負荷d在時段t的負荷需求值；為燃氣輪機在時段t的耗氣量；r∈m表示與節點m相連的節點r；

所述備用約束在電力系統側時，備用用于應對電負荷需求與風電輸出功率不確定性帶來的風險，基于機會約束理論，設置一定的置信水平來表征備用約束成立的概率，從而避免備用決策結果過于保守，約束包括：

上、下備用約束：

電力系統上備用與下備用機會約束的物理意義可表征為：在所有可能的風電輸出功率和電負荷需求波動情況下，系統所提供的備用容量滿足向上和向下功率調整需求的概率不低于置信水平β₁和β₂，即上、下備用約束成立的概率不低于β₁和β₂；

常規機組和燃氣輪機可提供的上、下備用容量約束：

所述備用約束在天然氣系統側時，備用用于應對天然氣負荷需求不確定性和燃氣輪機的天然氣備用量需求，基于機會約束理論，設置一定的置信水平來表征備用約束成立的概率，從而避免備用決策結果過于保守，約束包括：

上、下備用約束：

天然氣系統上備用與下備用機會約束的物理意義可表征為：在所有可能的燃氣輪機備用需求和氣負荷需求波動情況下，系統所提供的備用容量滿足向上和向下供氣調整需求的概率不低于置信水平β₃和β₄，即上、下備用約束成立的概率不低于置信水平β₃和β₄；

氣井可提供的備用容量約束：

式中：N_E,c為常規機組集合；N_E,g為燃氣輪機機組集合；N_e為電負荷集合；N_W為風電場集合；M_g為氣井集合；與分別表示常規機組與燃氣輪機在時段t提供的向上調整備用容量；與分別表示常規機組與燃氣輪機在時段t提供的向下調整備用容量；與ΔP_w,t分別表示負荷需求與風電場預測功率偏離預測值的波動量；β₁與β₂分別表示電力系統上下備用約束成立的置信水平；與分別表示氣井在時段t提供的向上與向下調整備用容量；為天然氣負荷偏離預測值的波動量；與分別表示燃氣輪機在電力系統側提供向上與向下備用容量所需的天然氣量；β₃與β₄分別表示天然氣系統上下備用約束成立的置信水平。