[發明專利]綜合能源系統新能源消納能力優化方法、裝置及終端設備

有效

• 申請號: 202110378060.7
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113268698B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 劉林青;付文杰;李夢宇;楊迪;馬浩;高學哲
• 申請（專利權）人: 國網河北省電力有限公司營銷服務中心;國家電網有限公司;國網河北省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 付曉娣

1.一種綜合能源系統新能源消納能力優化方法，其特征在于，包括：

獲取綜合能源系統的系統參數，并基于所述系統參數建立所述綜合能源系統對新能源最大消納能力的不確定性非凸非線性規劃模型；所述不確定性非凸非線性規劃模型包括目標函數和約束條件；

基于二階錐松弛方法和分段線性化方法，將所述不確定性非凸非線性規劃模型轉化為不確定性二階錐松弛混合整數線性規劃模型；

基于分布魯棒優化算法，將所述不確定性二階錐松弛混合整數線性規劃模型轉化為確定二階錐松弛混合整數線性規劃模型；

基于所述確定二階錐松弛混合整數線性規劃模型，計算新能源最大消納能力；

其中，所述系統參數包括綜合能源系統的調度時段集合、風力發電機組集合以及調度時段長度；

所述非凸非線性規劃模型的目標函數為：

其中，obj為風力發電總輸出電能，T為調度時段集合，WG為風力發電機組集合，P_w,t為第w個風力發電機組在t時刻的輸出功率，Δt為調度時段長度；

所述非凸非線性規劃模型的約束條件包括：電力系統約束條件、天然氣系統約束條件、區域供熱系統約束條件以及耦合約束條件；

所述電力系統約束條件包括功率定義式約束；所述不確定性二階錐松弛混合整數線性規劃模型，包括功率定義式的二階錐約束；

所述基于二階錐松弛方法和分段線性化方法，將所述不確定性非凸非線性規劃模型轉化為不確定性二階錐松弛混合整數線性規劃模型，包括：

將所述功率定義式約束進行二階錐松弛計算，得到功率定義式的二階錐約束；

所述功率定義式約束為：

所述功率定義式的二階錐約束為：

其中，為t時刻線路i-j中的有功傳輸功率，為t時刻線路i-j中的傳輸功率，w_ki,t為t時刻流過線路k-i的電流的平方，u_i,t表示t時刻節點i電壓的平方；

所述天然氣系統約束條件包括輸氣管道穩態氣流方程；所述不確定性二階錐松弛混合整數線性規劃模型，包括線性輸氣管道穩態氣流近似方程；

所述基于二階錐松弛方法和分段線性化方法，將所述不確定性非凸非線性規劃模型轉化為不確定性二階錐松弛混合整數線性規劃模型，包括：

將所述輸氣管道穩態氣流方程進行分段線性化，得到線性輸氣管道穩態氣流近似方程；

所述輸氣管道穩態氣流方程為：

其中，sgn_p為管道p的氣流流向，fp_p,t為管道p在t時刻通過的天然氣流量，φ_p為管道p的氣流傳輸參數，π_m,t為t時刻壓縮機m端的氣壓，π_n,t為t時刻壓縮機n端的氣壓；

所述線性輸氣管道穩態氣流近似方程為：

δ_p,k+1≤η_p,k,η_p,k≤δ_p,k,η_p,k＝{0,1},k＝1,2,…,N-2

0≤δ_p,k≤1,k＝1,2,…,N-1

其中，fp_p,k為第k個分段區間管道p在t時刻通過的天然氣流量，fp_p,1為第1個分段區間管道p在t時刻通過的天然氣流量，fp_p,k+1為第k+1個分段區間內管道p在t時刻通過的天然氣流量，N為線路分段數加一的整數，δ_p,k和δ_p,k+1為輔助變量，ps_m為t時刻節點m的氣壓的平方，ps_n為t時刻節點n的氣壓的平方，fp_p為管道p在t時刻通過的天然氣流量，η_p,k為二進制變量；

所述電力系統約束方程包括有功功率平衡方程和無功功率平衡方程；所述確定二階錐松弛混合整數線性規劃模型，包括分布魯棒優化方程；

所述基于分布魯棒優化算法，將所述不確定性二階錐松弛混合整數線性規劃模型轉化為確定二階錐松弛混合整數線性規劃模型，包括：

將所述有功功率平衡方程和所述無功功率平衡方程進行分布魯棒優化，得到所述分布魯棒優化方程；

所述有功功率平衡方程為：

其中，out(i)為節點i的父節點集，in(i)為節點i的子節點集，為t時刻線路k-i中的有功傳輸功率，r_ki為線路k-i之間的電阻值，w_ki,t為t時刻流過線路k-i的電流的平方，N_w為風力發電機組個數，I為單位矩陣，N_GG為燃氣輪機個數，γ_i,t為為燃氣輪機i在t時刻參與平衡風電機組出力預測誤差的分配系數，ξ_pj,t為t時刻風電機組j的有功出力預測誤差；P_0i,t為輔助變量；N_c為主網連接點個數，P_ci,t為t時刻從主網連接點c買來的有功功率，N_CHP為CHP機組個數，P_CHP,i,t為t時刻CHP機組i有功出力，P_w,i,t為t時刻風電機組i的有功出力，N_EB為電鍋爐個數，P_EB,i,t為t時刻電鍋爐i的耗電功率，P_Di,t為t時刻電網節點i的有功負荷；

所述無功功率平衡方程為：

其中，為t時刻線路k-i中的傳輸功率，ξ_qj,t為t時刻風電機組j的無功出力預測誤差；Q_0i,t為輔助變量；Q_ci,t為t時刻從主網連接點c買來的有功功率，Q_CHP,i,t為t時刻CHP機組i有功出力，Q_w,i,t為t時刻風電機組i的有功出力，Q_Li,t為t時刻電網節點i的有功負荷；

所述分布魯棒優化方程為：

其中，H_f和H_t表示線路-母線的關系矩陣，當潮流的起始端點為第j條線路中第i節點，矩陣H_f的第i行第j列的元素取1，其余元素取0；當潮流的末尾端點為第j條線路中第i節點，矩陣H_t的第i行第j列的元素取1，其余元素取0；為取矩陣H_f-H_t的第i行；N_R為線路條數；μ_j,t和表示風電機組j在t時刻的出力預測誤差服從正態分布，即表示滿足約束條件的概率大于或等于為第j條線路中的有功潮流，為第j條線路中的無功潮流；

所述基于所述確定二階錐松弛混合整數線性規劃模型，計算新能源最大消納能力，包括：

根據最大消納能力計算公式計算所述新能源最大消納能力；

所述最大消納能力計算公式為：

其中，ability為所述新能源最大消納能力，WG為風力發電機組集合，P_w,t為第w個風力發電機組在t時刻的輸出功率，Δt為調度時段長度。