[發明專利]考慮價格型聯合需求響應的氣電配網系統魯棒優化運行方法

有效

• 申請號: 202110095674.4
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112701687B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 劉天琪;張琪;何川
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/46
• 代理公司: 成都禾創知家知識產權代理有限公司 51284
• 代理人: 劉凱

1.一種考慮價格型聯合需求響應的氣電配網系統魯棒優化運行方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立電力、天然氣配網系統模型，包括電力交流DistFlow潮流模型和天然氣傳輸管道潮流模型；

步驟2：建立耦合設備運行模型，包括燃氣機組運行模型和電轉氣設備運行模型；

步驟3：基于分段階梯狀負荷報價曲線分別對價格型電、氣負荷需求響應進行建模，引入價格型氣電聯合需求響應；

步驟4：構建以最大化配網系統社會收益為優化目標的目標函數，考慮配電網、配氣網各種運行約束條件以及價格型氣電聯合需求響應的氣電綜合能源配網系統確定性優化運行模型；

步驟5：利用二階錐松弛方法對非線性配電網潮流方程約束進行處理，用增強二階錐規劃與氣壓恢復相結合的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配網系統優化調度模型轉化為混合整數二階錐規劃問題進行求解；

步驟6：考慮可再生分布式能源的出力與氣、電負荷在系統運行中的不確定性，利用魯棒優化理論構建相應的不確定性合集，建立考慮價格型氣電聯合需求響應的氣電綜合能源配網系統兩階段可調節魯棒優化調度模型，利用列與約束生成算法將兩階段可調節魯棒二階錐優化調度模型轉換為主-子問題框架進行求解；

步驟7：輸入氣電綜合能源配網系統結構數據、設備參數和運行參數，采用商業求解器Gurobi對配網系統兩階段可調節魯棒優化運行模型進行求解，得出配網系統魯棒優化調度方案；

步驟1所述電力、天然氣配網系統模型具體如下：

(1)配電網DistFlow交流潮流模型：

V_i^min≤V_i≤V_i^max

式中：Υ(j)為配電網中以j為首端節點的支路末端節點集合；R_ij、X_ij分別為配電線路ij段的電阻、電抗值；I_ij,t為t時刻配電線路ij段的電流；V_it為t時刻節點i的電壓大小；V_jt為t時刻節點j的電壓大小；P_st為t時刻燃氣機組s的發電功率，P_at為t時刻電轉氣設備a的耗電功率；為t時刻上級電網向配電網輸送的有功功率；為t時刻上級電網向配電網輸送的無功功率；P_wt為t時刻第w臺風電場的發電量；P_ij,t為t時刻配電網中配電線路ij段的有功功率；Q_ij,t指t時刻配電網中配電線路ij段的無功功率；P_jk,t為配電線路jk段的有功功率；Q_jk,t為配電線路jk段的無功功率；P_dt為t時刻有功負荷d的實際值；Q_dt為t時刻無功負荷d的實際值；為t時刻負荷d的失負荷值；χ_dt為t時刻電負荷的功率因數；為t時刻配電線路ij段所允許通過的最大電流值；V_i為節點i的電壓值，V_i^min、V_i^max為節點i的所允許的電壓最低和最高值；

(2)天然氣傳輸管道潮流模型：

π_mt≥π_nt

式中：G_st為t時刻燃氣機組s的耗氣量，G_at分別為t時刻電轉氣設備a的產氣量；為t時刻上級氣網向配氣網傳輸的天然氣潮流；和分別為天然氣網絡節點n最小和最大的氣壓限制；G_mn,t為t時刻天然氣管道mn所傳輸的潮流，為天然氣管道mn所傳輸的最大潮流；G_no,t為t時刻天然氣管道no所傳輸的潮流；G_gt為t時刻負荷g的實際值；為t時刻負荷g的失負荷值；π_mt和π_nt分別為天然氣網絡節點m和n的氣壓；K_mn為天然氣管道的Weymouth特性參數；Υ(n)為天然氣網絡中以節點n為首端節點的支路所在末端節點的集合；GU為燃氣機組的集合；

步驟2所述耦合設備運行模型具體如下：

(1)電轉氣設備運行模型：

式中：I_at為電轉氣設備的工作狀態；G_at為電轉氣設備產生的天然氣量；為電轉氣設備的最大消耗電量；為能量轉換系數；HHV為高發熱值；為電轉氣設備的工作效率；

(2)燃氣機組運行模型：

SU_st≥su_s·(I_st-I_s(t-1)),SU_st≥0

SD_st≥sd_s·(I_s(t-1)-I_st),SD_st≥0

式中：GU為燃氣機組的集合；I_st為燃氣機組在t時刻的工作狀態，若取值為1則代表機組投入運行；I_s(t-1)為燃氣機組在t-1時刻的工作狀態；P_st為t時刻燃氣機組s的發電功率；為燃氣機組s的熱耗率曲線；和分別為燃氣機組出力的最小和最大限制；和分別指t-1時刻燃氣機組s的開機和停機時間計數器；和分別指機組的最小開機和停機時間；su_s和sd_s分別為燃氣機組s在進行開啟和關停一次時產生的熱耗成本；SU_st和SD_st分別為燃氣機組s在t時刻進行開、停機所產生的費用；UR_s和DR_s分別為機組的上爬坡率和下爬坡率；

(3)其他約束：連接同一個電力系統節點上的燃氣機組和電轉氣設備不能同時運行；

I_st+I_at≤1,for s,a∈N(j)and s∈GU

式中：N(j)為一系列連接到節點j的設備集合；燃氣機組s和電轉氣設備a是連接在同一電力系統節點j的設備；

步驟3所述的價格型氣電聯合需求響應模型具體如下：

(1)價格型電負荷需求響應模型：

式中：P_f,dt為t時刻預測電負荷值；為t時刻參與需求響應的電負荷值,當為正時，表示轉出可轉移電負荷，反之表示轉入可轉移電負荷；α_dt為t時刻負荷d可參與進行需求響應的電負荷比例；I_dt為t時刻負荷d進行需求響應的類型指示變量,如果I_dt＝1表示t時刻負荷d進行削減或者轉出部分負荷，I_dt＝0則表示t時刻負荷d將轉入部分負荷；為t時刻所允許的負荷d最大值；為所有調度時段內負荷d被削減的總量；P_dht為t時刻負荷d在第h分段上的負荷值；為t時刻負荷d在第h分段上的最大負荷值；和分別表示t-1時刻負荷d的需求響應計數器；和分別指負荷d進行需求響應的最小保持和中斷時間；M為松弛常數，取值為10000；

(2)氣負荷需求響應模型：

式中：G_f,gt為t時刻預測氣負荷值；為t時刻參與需求響應的氣負荷值，當為正時，表示轉出可轉移氣負荷，反之表示轉入可轉移氣負荷；α_gt為t時刻負荷g可參與進行需求響應的氣負荷比例；I_gt為t時刻負荷g進行需求響應的類型指示變量，如果I_gt＝1表示t時刻負荷g進行削減或者轉出部分負荷，I_gt＝0則表示t時刻負荷g將轉入部分負荷；為所有調度時段內負荷g被削減的總量；G_ght為t時刻負荷g在第h分段上的負荷值；為t時刻負荷g在第h分段上的最大負荷值；和分別表示t-1時刻負荷g的需求響應計數器；和分別指負荷g進行需求響應的最小保持和中斷時間；為t時刻所允許的負荷g最大值。