[發明專利]一種考慮供電可靠性的區域綜合能源系統規劃方法

有效

• 申請號: 202110125135.0
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112836957B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 段建東;脫利浩;何浩
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06Q10/0631
• 分類號: G06Q10/0631;G06Q50/06;G06N3/126;G06F16/27
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 徐瑤

1.一種考慮供電可靠性的區域綜合能源系統規劃方法，其特征在于具體按照以下步驟實施：

步驟1：通過場景分析來模擬區域綜合能源系統中的不確定因素，基于單一故障安全準則，分析分布式電源對配電網故障時，可對孤島部分負荷提供的電量；

步驟2：建立故障切負荷期望最小的目標函數，其計算如下公式(1)：

其中：ρ_ij和分別表示在j時刻，系統線路i故障的概率和發生故障引起的切負荷功率，S_bra和S_so分別表示支路集合和場景集合；

步驟3：在保證切負荷期望最小的基礎上，建立項目全周期凈收益最大和可再生能源滲透率最高兩個規劃目標；

項目全周期凈收益最大目標函數計算如下公式(2)：

max?M＝M_inc-M_ma-M_b-M_inv+M_scr????(2)，

全周期收益計算如下公式(3)：

其中：和分別為第i個運行場景中，運營商售電量與售氣量；P_E和P_G是對應的售電單價與售氣單價；T_i為場景i所持續的時間；

年維修費用由設備容量決定，項目每年的維修費用與運行費用的計算如下公式(4)和(5)：

其中，和分別為項目中分布式風電、分布式光伏和電轉氣設備的容量，和分別為分布式風電、分布式光伏和電轉氣設備單位容量維修成本，為電轉氣設備所消耗電能；

項目建設成本為項目新增設備的購買建設成本，其為項目初始的一次性花費，項目結束后，所有設備仍有一定的經濟價值，可等效為收益，設備建設成本及其殘值計算如下公式(6)和(7)：

其中：和分別為項目中分布式風電、分布式光伏和電轉氣設備的單位容量成本，r為折現率；T_P為項目周期，

在保證系統建設與運行經濟性的同時，利用綜合能源系統對可再生能源進行積極消納，建立如下公式(8)的可再生能源滲透率最大化目標函數；

其中，為由可再生電源i向負荷所提供的能量，Po^unR為上級系統所提供能量；

步驟4：設計綜合能源系統安全穩定運行的約束條件，判斷綜合能源系統運行是否滿足約束條件；

在步驟4具體為：

步驟4.1：節點電壓必須滿足以下公式(10)約束：

U_min≤U_i≤U_max???(10)，

其中，U_i為節點i處電壓標幺值；U_min和U_max為系統安全運行的電壓上、下限標幺值；

步驟4.2.為了避免配電網的無限制向上級電網中倒送能量，對配電網倒送能量限制如下公式(11)：

P₀≤min(P_T，P_G)????(11)，

其中，P₀為向上級電網倒送的總能量，P_T為配電網變電站的額定功率，P_G為配電網向上級電網允許倒送功率最大值；

步驟4.3：為避免配電網支路功率過載，使得規劃結果偏離實際情況，對支路載流量限制如下(12)：

P_ij≤P_lmax????(12),

其中，P_ij為節點i與節點j之間支路上的功率，P_lmax為支路最大傳輸功率；

步驟4.4：為保證天然氣系統安全運行，天然氣系統節點氣壓需滿足如下公式(13)的安全約束：

PA_min≤PA_i≤PA_max????(13)，

其中，PA_i為天然氣系統節點i的氣壓，PA_min和PA_max為天然氣系統安全運行，節點氣壓的下限和上限；

步驟4.5：對于系統中各能源元件，其輸出功率必須在如下公式(14)的合理范圍之內：

P_min≤P_i≤P_max????(14)，

式中：P_i為設備實時的輸出功率，P_min和P_max為設備輸出功率的下限和上限；

步驟4.6：考慮到熱力系統接入燃氣輪機后，負荷節點變為熱源，其水流量增加，還需保證熱力系統運行安全，管道水流量必須小于管道最大水流量，如下公式(15)：

其中，m_ij為管道ij的水流量，為管道ij的允許最大水流量；

步驟4.7：不同元件的接入位置必須滿足以下約束：分布式電源接入節點需包含電力系統節點；電轉氣設備接入節點需包含電力系統和天然氣系統節點，如下公式(16)和(17)；

其中，和分別為分布式電源和電轉氣設備接入系統的節點，和分別為區域綜合能源系統中電力系統節點集合和天然氣系統節點集合；

步驟4.8：分布式燃氣輪機接入區域綜合能源系統，其接入節點需包含電力系統節點、天然氣系統和熱力系統，如下公式(18)；

其中，為分布式燃氣輪機接入系統的節點，和分別為區域綜合能源系統中電力系統節點集合、天然氣系統節點集合和熱力系統節點集合；

步驟5：采用非支配排序遺傳算法3算法對數學模型進行求解，求出不同的規劃方案。