[發明專利]一種氣熱電耦合系統SCUC優化調度方法、裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 202011125210.5
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112288592B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 王蓓蓓;江歸安
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06F30/28;G06F30/20;H02J3/00;H02J3/06;G06F111/04;G06F113/04;G06F119/08
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

本發明公開一種氣熱電耦合系統SCUC優化調度方法、裝置及存儲介質。優化調度方法包括以下步驟：一、讀入氣熱電耦合系統原始數據；二、定義系統狀態決策變量；三、建立二次函數分段線性化模型；四、設置機組運行狀態參數，機組爬坡、啟停時間約束，火電機組出力約束；五、設置天然氣用量平衡約束、天然氣機組出力約束、各節點流量氣壓約束；六、設置流量、熱量、溫度平衡約束，各節點熱負荷、熱功率平衡約束；七、設置耦合環節功率平衡及設備出力約束；八、建立氣熱電耦合系統SCUC優化調度模型；本發明考慮了發電機組的安全運行約束條件，另外考慮了燃煤、燃氣兩種發電機組，燃料價格的差異導致機組使用時段在結果中可以體現出來。

技術領域

本發明涉及綜合能源系統優化調度領域，具體的是一種氣熱電耦合系統SCUC優化調度方法、裝置及存儲介質。

背景技術

隨著社會經濟快速發展，城市化進程不斷深入，能源消費與環境保護、能源基礎設施建設與空間局限等矛盾越來越凸顯，同時不同種類能源系統單獨規劃設計、獨立運行增加了能源供應瓶頸、能源利用率低等問題，為此，綜合能源系統應運而生，給能源升級和變革提供了一條重要的途徑。在綜合能源系統中，各類能源設備之間緊密耦合，實現多能源的互動和轉換，通過研究和計算制定合適的調度運行方案，可以大幅提高能源利用效率，減少環境污染，提高負荷調節速率、設備利用率，實現能源高效、梯級利用。目前國內外研究的綜合能源系統有電-氣耦合系統、電-熱混合能源網絡、電-熱-氣耦合系統或者冷熱電三聯供系統等，目的都是為了達到協同優化、優勢互補的效果，此外，大規模開發可再生能源及分布式能源在電網中越來越多，綜合能源系統漸漸成為能源供應的重要模式。

氣熱電耦合系統研究的主要內容有多能流計算、經濟優化調度、最優潮流等，目前學者們開展了較多的研究，對于帶安全約束條件的機組組合優化問題展開研究的比較少。本發明在發電機組爬坡、下坡，設備啟停及開關機時間等諸多約束條件下，通過調整燃煤機組和燃氣機組在全天不同時間段出力，使得氣熱電耦合系統在確保安全運行下，不僅滿足氣、熱、電負荷需求，還能保證燃料費用最少，達到經濟安全運行的要求。

發明內容

為解決上述背景技術中提到的不足，本發明的目的是提供一種帶安全約束條件的氣熱電耦合系統發電機組組合優化調度方法，本發明建立了機組安全方面的約束條件模型，包括爬坡、啟停、運行時間、出力限制等方面，對于計算過程中遇到的非線性問題，采取分段線性化方法進行線性化處理，不僅能加快求解，增加得到最優值的概率，還能準確模擬出天然氣氣流的動態過程，使得計算結果更加貼近實際值；通過調整燃煤機組和燃氣機組在全天不同時間段出力，使得氣熱電耦合系統在確保安全運行下，既滿足氣、熱、電負荷需求，又能保證燃料費用最少，本發明采用Matlab、Cplex軟件編程實現。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種氣熱電耦合系統SCUC優化調度方法，包括以下步驟：

1)讀入氣熱電耦合系統原始數據并作初始化處理；電力系統采用IEEE39節點系統，天然氣系統采用20節點網絡，熱力系統采用6節點網絡，耦合環節采用CHP和電鍋爐設備；

2)定義系統狀態變量、決策變量，運用直流模型計算電力系統潮流，設置功率平衡及潮流越限安全約束；

3)建立二次函數分段線性化模型；

4)設定機組運行狀態參數，設置機組爬坡和啟停時間約束，以及火電機組出力約束；

5)根據天然氣線性化模型計算氣網潮流，計算相關節點支路關聯矩陣，設置天然氣用量平衡約束、天然氣機組出力約束、各節點流量氣壓平衡約束；

6)根據水力模型、熱力模型計算熱網潮流，計算相關節點支路關聯矩陣，根據能量守恒以及熱力學定理設置流量、熱量、溫度平衡約束，添加各節點熱負荷、熱功率平衡約束；