[發明專利]考慮自然災害下的氣電聯合系統配網網絡加固方法

在審

• 申請號: 202010815029.0
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN112018775A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 何川;張琪;劉天琪
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/14;H02J3/46;G06F30/20;G06Q10/04;G06Q50/06;G06F111/04;G06F113/14
• 代理公司: 成都華復知識產權代理有限公司 51298
• 代理人: 任麗娜

本發明公開了一種考慮自然災害下的氣電聯合系統配網網絡加固方法，首先在考慮架空電力線和地下天然氣管道不同的失效概率下，建立自然災害模型。以最小化最壞場景下的氣電總加權失負荷為目標并結合設定的配網相關運行約束，建立了多層魯棒氣電聯合系統配網網絡加固模型。針對配氣網的非線性天然氣潮流方程約束，利用泰勒級數展開方法將非線性的氣電綜合能源系統配網加固模型轉化為混合整數線性規劃(MILP)問題，進而采用CCG算法對所建立的多層魯棒氣電聯合系統網絡加固模型進行求解，得到應對即將到來的自然災害的前瞻性最優網絡加固策略，提高氣電聯合系統配網對自然災害的韌性。

技術領域

本發明屬于綜合能源系統規劃設計技術領域，特別涉及一種考慮自然災害下的氣電聯合系統配網網絡加固方法。

背景技術

隨著電力系統配電網絡的不斷發展，分布式的燃氣發電加深了電力配網對天然氣配網的依賴性。近年來，氣電聯合系統配網近年來受到了更加頻繁的自然災害帶來的安全威脅，并且造成巨大的經濟損失。當氣電系統配網設備被自然災害損壞時，需要首先保證高優先級的氣電負荷得到供應。網絡加固被認為是提高氣電聯合系統配網韌性的有效措施。在進行網絡加固的基礎上，可以考慮采用分布式發電以及天然氣儲氣作為應急響應資源，主要原因如下：(1)當主網的供電中斷時，分布式發電常常被用來作為備用的發電機來為電力負荷提供持續的電力供應。此外，燃氣發電機組又作為耦合設備來連接電力配網和天然氣配網；(2)天然氣儲氣設備能作為應急保險措施來保持不可預見事故下天然氣網絡的氣壓。

研究氣電聯合系統配網的網絡加固模型，來有效地獲得電力配網線路和天然氣配網管道的加固策略以減小在自然災害面前的電力和天然氣負荷丟失，在自然災害發生時保護氣電配網中的重要線路和管道，對有效地增強氣電聯合系統的韌性具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種考慮自然災害下的氣電聯合系統配網網絡加固方法，該方法考慮到架空電力線和地下天然氣管道具有不同的韌性，將架空電力線和地下天然氣管道不同的失效概率加入到自然災害模型中，建立了考慮架空電力線路和地下天然氣管道截然不同失效特性的多層氣電聯合系統魯棒網絡加固模型，并且引入了分布式發電機組和天然氣儲氣設備來作為緊急響應資源來支撐高優先級的氣電負荷以及減少自然災害下的氣電失負荷。通過探索氣電聯合系統配網應對自然災害的最優加固策略，來提高應對自然災害的韌性。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種考慮考慮自然災害下的氣電聯合系統配網網絡加固方法，包括以下步驟：

(1)建立氣電聯合系統配網電力線路和天然氣管道的加固模型；

(2)考慮架空電力線和地下天然氣管道不同的失效概率，建立自然災害模型；

(3)考慮氣電聯合系統配網的物理運行特性以及結合網絡連接變量，建立線性化的配電網潮流模型和天然氣網絡Weymouth潮流模型；

(4)構建以最小化最壞場景下的氣電總加權失負荷為目標函數，考慮配電網、配氣網各種運行約束條件以及自然災害約束條件的多層魯棒氣電聯合系統配網網絡加固模型；

(5)利用泰勒級數展開方法對天然氣潮流方程約束進行處理，將非線性的氣電綜合能源系統配網加固模型轉化為混合整數線性規劃(MILP)問題；進而采用CCG算法對所建立的多層魯棒氣電聯合系統網絡加固模型進行求解；

(6)輸入氣電聯合系統配網數據、設備參數、運行參數等，采用商業求解器Gurobi對魯棒網絡加固模型進行求解，得到應對即將到來的自然災害的前瞻性最優網絡加固策略。

進一步的，在步驟(1)所述電力線路和天然氣管道的加固模型具體如下：