[發(fā)明專利]計(jì)及多類型備用資源的電氣綜合能源系統(tǒng)備用決策方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010183650.X
• 申請(qǐng)日: 2020-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN111342453B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉俊勇;吳剛;向月;劉友波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 成都時(shí)譽(yù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51250
• 代理人: 何悅

1.計(jì)及多類型備用資源的電氣綜合能源系統(tǒng)備用決策方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、提供一電力系統(tǒng)多類型備用資源備用調(diào)節(jié)特性建模，提供一天然氣系統(tǒng)多類型備用資源備用調(diào)節(jié)特性建模；

S2、在步驟S1的基礎(chǔ)上，建立了利用電力系統(tǒng)多類型備用資源來平抑風(fēng)電和電負(fù)荷波動(dòng)性的備用機(jī)會(huì)約束模型，建立了利用天然氣系統(tǒng)多類型備用資源來平抑燃?xì)廨啓C(jī)和天然氣負(fù)荷波動(dòng)性的備用機(jī)會(huì)約束模型；

S3、結(jié)合步驟S1中所述電力系統(tǒng)多類型備用資源備用調(diào)節(jié)特性建模和所述天然氣系統(tǒng)多類型備用資源備用調(diào)節(jié)特性建模、以及步驟S2中的所述電力系統(tǒng)備用機(jī)會(huì)約束模型和所述天然氣系統(tǒng)備用機(jī)會(huì)約束模型，建立含多類型備用資源的電氣綜合能源系統(tǒng)備用協(xié)同優(yōu)化決策模型；

所述電力系統(tǒng)多類型備用資源備用調(diào)節(jié)特性建模為：建立涵蓋發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能電站和可中斷電負(fù)荷的“源-荷-儲(chǔ)”多類型備用資源備用調(diào)節(jié)能力模型，其模型如下：

其中包括發(fā)電機(jī)約束建模為式(1)-(3)、儲(chǔ)能電站約束為式(4)-(6)與可中斷電負(fù)荷約束為式(7)；式(1)-(2)分布表示發(fā)電機(jī)輸出功率和爬坡約束；式(3)表示發(fā)電機(jī)上下備用容量調(diào)度約束；式(4)-(5)表示儲(chǔ)能電站充放電功率和容量約束；式(6)表示儲(chǔ)能電站上下備用容量調(diào)度約束；式(7)表示可中斷電負(fù)荷備用容量調(diào)度約束；

式中：和分別表示發(fā)電機(jī)i在時(shí)段t提供的上、下備用容量；和為發(fā)電機(jī)輸出功率上、下限值；和分別表示發(fā)電機(jī)的上、下爬坡速率；P_i,t表示發(fā)電機(jī)在時(shí)段t的輸出功率；和分別表示儲(chǔ)能電站在時(shí)段t提供的上、下備用容量；ω_e,s,t和ω_e,r,t分別表示儲(chǔ)能電站充、放電狀態(tài)；和為儲(chǔ)能電站儲(chǔ)存容量上、下限值；和分別表示充、放電效率；和分別表示充、放電最大功率；P_ch,t和P_dc,t分別表示在時(shí)段t的充電和放電功率；E_s,t表示儲(chǔ)能電站在時(shí)段t的剩余電量；為可中斷電負(fù)荷提供的上備用容量；和分別表示可中斷負(fù)荷在時(shí)段t的調(diào)度功率和可調(diào)度功率最大值；

所述天然氣系統(tǒng)多類型備用資源備用調(diào)節(jié)特性建模為：建立涵蓋氣井、儲(chǔ)氣裝置與可中斷電氣負(fù)荷的“源-荷-儲(chǔ)”多類型備用資源備用調(diào)節(jié)能力模型，其具體模型如下：

其包括氣井備用建模為式(8)-(10)，儲(chǔ)氣裝置備用建模為公式(11)-(13)和可中斷氣負(fù)荷備用建模為公式(14)；式(8)-(9)分布表示氣井天然氣輸出和爬坡約束；式(10)表示氣井上下備用容量調(diào)度約束；式(11)-(12)表示儲(chǔ)氣裝置天然氣充放功率和容量約束；式(13)表示儲(chǔ)氣裝置上下備用容量調(diào)度約束；式(14)表示可中斷氣負(fù)荷備用容量調(diào)度約束；

式中：m_G為氣井集合；N_g,int為可中斷氣負(fù)荷集合；和分別表示氣井i在時(shí)段t提供的上下備用容量；和為氣井天然氣輸出上下限值；和分別表示氣井上下爬坡速率；F_i,t表示氣井在時(shí)段t的天然氣輸出量；和分別表示儲(chǔ)氣裝置在時(shí)段t提供的上下備用容量；ω_g,s,t和ω_g,r,t分別表示儲(chǔ)氣裝置充放氣狀態(tài)；和為儲(chǔ)氣裝置儲(chǔ)存容量上下限值；和分別表示充放氣效率；和分別表示最大充放天然氣功率；F_ch,t和F_dc,t分別表示在時(shí)段t的充氣和放氣功率；G_s,t表示儲(chǔ)氣裝置在時(shí)段t的剩余氣量；為可中斷氣負(fù)荷提供的上備用容量；和分別表示可中斷負(fù)荷在時(shí)段t的天然氣負(fù)荷調(diào)度量和最大可調(diào)度量；

所述電力系統(tǒng)備用需求約束建模為：建立考慮多類型備用資源提供備用來平抑風(fēng)電輸出功率和電負(fù)荷波動(dòng)的向上、向下備用約束；基于機(jī)會(huì)約束理論，引入置信水平來表征備用約束成立的概率水平；式(15)-(16)分別表示電力系統(tǒng)上備用與下備用約束，其物理意義可表征為：在所有可能的風(fēng)電輸出功率和電負(fù)荷需求波動(dòng)情況下，系統(tǒng)所提供的備用容量滿足向上和向下功率調(diào)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；

式(15)-(16)中：N_E為常規(guī)發(fā)電機(jī)組集合；N_G為燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組集合；N_es為儲(chǔ)能電站集合；N_e,int為可中斷電負(fù)荷集合；N_e為電負(fù)荷集合；N_W為風(fēng)電場(chǎng)集合；ΔL_d,e,t表示電負(fù)荷d在t時(shí)段的波動(dòng)量，即表示偏離負(fù)荷預(yù)測(cè)值L_d,e,t的量；ΔP_w,t表示風(fēng)電場(chǎng)w在t時(shí)段的功率波動(dòng)量；β₁和β₂分別表示電力系統(tǒng)向上和向下備用約束成立的置信水平；

所述天然氣系統(tǒng)備用需求約束建模為：建立了考慮多類型備用資源提供備用來平抑常規(guī)氣負(fù)荷波動(dòng)和滿足燃?xì)廨啓C(jī)備用需求的向上、向下備用約束，基于機(jī)會(huì)約束理論，引入置信水平來表征備用約束成立的概率水平；其具體模型為：

式中：N_gs為儲(chǔ)氣裝置集合；N_g,int為可中斷氣負(fù)荷集合；N_g為氣負(fù)荷集合；ΔL_d,g,t表示天然氣負(fù)荷d在t時(shí)段的波動(dòng)量，即偏離預(yù)測(cè)值L_d,g,t的量；和分別表示燃?xì)廨啓C(jī)的天然氣備用需求量；β₃和β₄分別表示天然氣系統(tǒng)向上和向下備用約束成立的置信水平；

所述含多類型備用資源的電氣綜合能源系統(tǒng)備用協(xié)同優(yōu)化調(diào)度模型及求解技術(shù)，建立了以供能成本、儲(chǔ)能裝置運(yùn)行成本、可中斷負(fù)荷調(diào)度成本和多類型備用資源備用容量成本為優(yōu)化目標(biāo)，并涵蓋多類型備用資源運(yùn)行約束、電力系統(tǒng)和天然氣運(yùn)行約束的電氣綜合能源系統(tǒng)備用協(xié)同優(yōu)化調(diào)度模型，其具體模型為：

min f＝f₁+f₂ (19)

其中，優(yōu)化目標(biāo)f包括電力系統(tǒng)運(yùn)行成本f₁與天然氣系統(tǒng)運(yùn)行成本f₂；其中，電力系統(tǒng)運(yùn)行成本包括常規(guī)機(jī)組發(fā)電成本、可中斷負(fù)荷調(diào)度成本、儲(chǔ)能電站充放電成本、棄風(fēng)懲罰成本和多類型備用資源上下備用調(diào)度成本；天然氣系統(tǒng)包括氣井天然氣開采成本、儲(chǔ)氣裝置運(yùn)行成本、可中斷氣負(fù)荷調(diào)度成本和多類型備用資源上下備用調(diào)度成本；

式中：C_i,e和C_i,g分別表示發(fā)電機(jī)單位發(fā)電成本和氣井單位天然氣生產(chǎn)成本；和分別表示可中斷電負(fù)荷和氣負(fù)荷的單位調(diào)度成本；C_e,s和C_g,s分別表示儲(chǔ)能電站和儲(chǔ)氣裝置的單位能量充放成本；與分別表示單位容量棄風(fēng)懲罰成本和風(fēng)電輸出功率預(yù)測(cè)值；和分別表示單位上下備用容量調(diào)度成本；J_e和J_g分別表示電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)多類型備用資源集合；與P_w,t分別表示風(fēng)電場(chǎng)輸出功率預(yù)測(cè)值和實(shí)際調(diào)度值；P_s,t表示儲(chǔ)能電站在t時(shí)段的充放電功率；F_s,t表示儲(chǔ)氣裝置在t時(shí)段的天然氣充放量；

電力系統(tǒng)運(yùn)行約束除了上述電力系統(tǒng)多類型備用資源備用調(diào)節(jié)能力約束和系統(tǒng)備用容量需求約束外，還包括功率平衡約束(22)和線路傳輸容量約束(23)；

式中：GSF_l,i、GSF_l,w、GSF_l,s和GSF_l,d分別為發(fā)電機(jī)、風(fēng)電場(chǎng)、儲(chǔ)能電站和負(fù)荷對(duì)第l條線路的功率轉(zhuǎn)移分布系數(shù)，其可由直流潮流模型計(jì)算得到；P_l^max為第l條線路的最大傳輸容量；

天然氣系統(tǒng)運(yùn)行約束，除了上述天然氣系統(tǒng)多類型備用資源備用調(diào)節(jié)能力約束和系統(tǒng)備用容量需求約束外，還包括節(jié)點(diǎn)氣壓約束(24)、管道傳輸氣流約束(25)-(26)和氣流平衡約束(27)；

式中：π_m,t表示節(jié)點(diǎn)m的氣壓；和分別表示節(jié)點(diǎn)m的氣壓上下限值；C_mn為表征天然氣流體和管道的綜合參數(shù)；F_mn為管道m(xù)n流過的氣流；N_gas為天然氣系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)集合；n∈m表示節(jié)點(diǎn)n與節(jié)點(diǎn)m相連；

電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)耦合約束，包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電耗氣量約束和提供備用的耗氣量約束，具體為：

式(28)表示燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電耗氣量約束；式(29)表示燃?xì)廨啓C(jī)提供上下備用約束；式中：表示燃?xì)廨啓C(jī)在時(shí)段t的發(fā)電耗氣量；φ_i為燃?xì)廨啓C(jī)單位發(fā)電耗氣量系數(shù)；N_G表示燃?xì)廨啓C(jī)集合；和分別表示燃?xì)廨啓C(jī)在電力系統(tǒng)側(cè)提供上下備用所需的天然氣量。