[發明專利]一種天然氣與電力網絡聯合運行模型的求解方法及系統

有效

• 申請號: 202010925566.0
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112232624B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 郭小璇;吳宛潞;韓帥;孫樂平;楊藝云;肖靜;陳衛東;秦麗娟;吳寧;黎新;吳玥;林溪橋;廖敏樂;戴承承
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京國帆知識產權代理事務所(普通合伙) 11334
• 代理人: 李增朝;徐愛萍

本發明公開了一種天然氣與電力網絡聯合運行模型的求解方法及系統，其方法包括：建立天然氣與電力網絡聯合運行模型；對所述天然氣與電力網絡聯合運行模型中的非線性項進行線性化處理，并生成混合整數規劃模型；利用CPLEX求解器對所述混合整數規劃模型進行求解。本發明實施例可為天然氣網絡和電力網絡之間的聯合優化運行提供科學理論支持，且可靠性較高。

技術領域

本發明涉及電力技術領域，尤其涉及一種天然氣與電力網絡聯合運行模型的求解方法及系統。

背景技術

不斷增長的能源需求與有限的化石能源資源及其能源輸送系統之間的沖突給現有能源供應帶來挑戰，因此技術人員正致力于探索多種能源載體間的協同運作。在此期間天然氣發電機與電轉氣技術的普及，使得天然氣網絡與電力網絡之間具備更大的協調運行空間，故天然氣網絡與電力網絡的組合建模和求解分析成為關注焦點。

由于天然氣與電力網絡聯合運行模型具有非線性與非凸性，在理論上無法保證模型的全局最優性，目前針對消除模型的非線性與非凸性提出以下幾種求解方法：(1)通過內點法在給定時限內對模型中的非線性項進行求解，但是需要自定義輸入初始解，可靠性不足；(2)通過二階錐規劃法和線性規劃松弛法可將模型中的非線性項轉換為線性項，并將非凸全局優化問題轉換為凸問題，以此降低模型的求解難度，但是在求解過程中需要假定管道天然氣流向是不變的，不符合科學理論。綜上所述，在管道天然氣流向為未知情況下進行線性化處理，對于現有的求解方法來說仍然存在不足。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，本發明提供了一種天然氣與電力網絡聯合運行模型的求解方法及系統，可為天然氣網絡和電力網絡之間的聯合優化運行提供科學理論支持，且可靠性較高。

為了解決上述問題，本發明提出了一種天然氣與電力網絡聯合運行模型的求解方法，所述方法包括：

建立天然氣與電力網絡聯合運行模型；

對所述天然氣與電力網絡聯合運行模型中的非線性項進行線性化處理，并生成混合整數規劃模型；

利用CPLEX求解器對所述混合整數規劃模型進行求解。

可選的，所述建立天然氣與電力網絡聯合運行模型包括：

確定天然氣與電力網絡聯合運行的成本最優函數；

確定電力網絡在聯合運行過程中的約束條件、天然氣發電機組在聯合運行過程中的約束條件以及燃氣輪機在聯合運行過程中的約束條件。

可選的，所述天然氣與電力網絡聯合運行的成本最優函數為：

其中，C_w,t為t時刻下氣源w的運行成本，C_e,t為t時刻下常規電源e的運行成本，Nt為運行時間周期，W為所有氣源的總和，E為所有電源的總和，c_w為氣源w的供應成本系數，F_w,t為t時刻下氣源w的出力，c_e、b_e、a_e均為常規電源e的供應成本系數，P_e,t為t時刻下常規電源e的出力。

可選的，所述電力網絡在聯合運行過程中的約束條件包括節點功率平衡約束、常規電源運行約束、線路輸電功率約束和節點電壓相角約束；

所述天然氣發電機組在聯合運行過程中的約束條件包括節點流量平衡約束、氣源運行約束、壓縮機運行約束、管道流量及其兩端壓力關系約束和節點壓力約束。

可選的，所述對所述天然氣與電力網絡聯合運行模型中的非線性項進行線性處理包括：

分別對燃氣輪機發電函數、所述燃氣輪機在聯合運行過程中的約束條件以及所述管道流量及其兩端壓力關系約束進行分段與線性逼近處理，其中所述燃氣輪機發電函數為t時刻下常規電源e的運行成本函數。