[發明專利]一種基于放寬約束的氣網擴容規劃系統和方法

有效

• 申請號: 202010819675.4
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112069634B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 符政鑫;段意強;許斯濱;呂應龍;許方園
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/20;G06Q50/06;G06F111/04;G06F111/10;G06F113/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

1.一種基于放寬約束的氣網擴容規劃系統，其特征在于，包括氣網數據模塊、氣網優化計算模塊和氣網成本模塊；其中，所述氣網優化計算模塊包括氣網約束模塊、氣網成本函數模塊、數學建模模塊和優化輸出模塊；

所述氣網數據模塊的輸出端分別與所述氣網約束模塊、氣網成本函數模塊的輸入端連接，所述氣網約束模塊、氣網成本函數模塊的輸出端均與所述數學建模模塊的輸入端連接，所述數學建模模塊的輸出端與所述優化輸出模塊的輸入端連接，所述優化輸出模塊的輸出端與所述氣網成本模塊連接；

所述氣網數據模塊用于提供氣網網架結構數據、氣網氣源容量上下限數據、氣網管道潮流上下限數據和氣網負荷數據；

所述氣網優化計算模塊用于接收所述氣網數據模塊提供的數據，并結合氣網約束條件和規劃成本函數建立擴容規劃系統模型，最后求解擴容規劃系統模型獲得優化結果并輸出；

所述氣網約束模塊用于提供氣網約束條件；

所述氣網成本函數模塊用于計算氣網規劃成本；

所述數學建模模塊用于根據氣網約束條件和氣網規劃成本函數構建擴容規劃系統的數學模型；

所述優化輸出模塊用于優化求解擴容規劃系統的數學模型并輸出優化結果；

所述氣網成本模塊用于接收所述優化輸出模塊輸出的優化結果，計算得到規劃總成本；

所述氣網約束模塊包括氣網負荷平衡約束模塊、氣網節點氣壓約束模塊、氣網潮流約束模塊和氣網氣源容量約束模塊；所述氣網負荷平衡約束模塊、氣網節點氣壓約束模塊、氣網潮流約束模塊、氣網氣源容量約束模塊的輸入端均與所述氣網數據模塊的輸出端連接；所述氣網負荷平衡約束模塊、氣網節點氣壓約束模塊、氣網潮流約束模塊、氣網氣源容量約束模塊的輸出端均與所述數學建模模塊的輸入端連接；

所述氣網負荷平衡約束模塊用于提供氣網負荷平衡約束條件；

所述氣網節點氣壓約束模塊用于提供氣網節點氣壓約束條件；

所述氣網潮流約束模塊用于提供氣網潮流約束條件；

所述氣網氣源容量約束模塊用于提供氣網氣源容量約束條件；

所述氣網負荷平衡約束模塊提供的氣網負荷平衡約束條件為：

所述氣網節點氣壓約束模塊提供的氣網節點氣壓約束條件為：

所述氣網潮流約束模塊提供的氣網潮流約束條件為：

所述氣網氣源容量約束模塊提供的氣網氣源容量約束條件為：

GW_wt≥GW_w，min

其中，GW_wt表示氣網氣源w在時刻t的供氣量，NW為氣網氣源數量，GD_t表示氣網在時刻t的氣網負荷矩陣；w_m，w_n分別表示氣網管道的首端節點和末端節點的氣壓，w_m，min，w_n，min分別表示首端節點和末端節點的最小氣壓值；GL_l為氣網管道l潮流，C_p為韋茅斯常數，w_l，m，w_l，n分別為氣網管道l首端節點和末端節點的氣壓，GL_l，min為氣網對應管道l潮流下限值；GW_w，min表示氣網氣源w供氣量的下限值；

所述氣網成本函數模塊包括氣網運營購氣成本函數模塊、氣網氣源容量擴容建設成本函數模塊和氣網管道擴容建設成本函數模塊；所述氣網運營購氣成本函數模塊、氣網氣源容量擴容建設成本函數模塊和氣網管道擴容建設成本函數模塊的輸入端均與所述氣網數據模塊的輸出端連接；所述氣網運營購氣成本函數模塊、氣網氣源容量擴容建設成本函數模塊和氣網管道擴容建設成本函數模塊的輸出端均與所述數學建模模塊的輸入端連接；

所述氣網運營購氣成本函數模塊用于計算氣網運營時為滿足氣網負荷的購氣成本；

所述氣網氣源容量擴容建設成本函數模塊用于計算氣網氣源無法滿足當前氣網負荷時需要對氣源容量進行擴容所需成本；

所述氣網管道擴容建設成本函數模塊用于計算氣網管道容量無法滿足當前氣網氣源供氣容量需求時對管道容量進行擴容所需成本；

所述氣網運營購氣成本函數模塊中計算氣網運營時為滿足氣網負荷的購氣成本的函數為

所述氣網氣源容量擴容建設成本函數模塊中計算氣網氣源容量擴容建設成本的函數為：

SW_wt＝u(GW_wt-GW_w，max)*(GW_wt-GW_w，max)*Φ_w

所述氣網管道擴容建設成本函數模塊中計算氣網管道擴容建設成本的函數為：

SL_lt＝u(GL_lt-GL_l，max)*(GL_lt-GL_l，max)*ω_l

其中，GW_wt表示氣網氣源w在時刻t的供氣量，GW_price_w表示氣網氣源w的供氣成本；SW_wt為第w個氣源在時刻t的容量擴容建設成本，函數u()表示替代可導函數，GW_w，max為第w個氣源的供氣容量上限，Φ_w為第w個氣源的擴容建設價格系數；SL_lt為第l條氣網管道在時刻t的擴容建設成本，GL_lt為第l條氣網管道在時刻t的潮流，Gl_l，max為氣網管道l潮流上限，ω_l為第l條氣網管道的擴容建設價格系數；

由于階躍函數不可導，因此由以下替代可導函數u()近似獲得判斷數據的修正值，計算公式為：

其中，x為判斷數據，α為一個大于零的數據，當α的值越大，該替代可導函數越接近階躍函數。