[發(fā)明專利]考慮需求側(cè)不確定性的電-氣耦合配網(wǎng)的分布式優(yōu)化方法

在審

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• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113642165A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 段建東;劉帆;楊瑤;秦博
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F111/10;G06F113/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

1.考慮需求側(cè)不確定性的電-氣耦合配網(wǎng)的分布式優(yōu)化方法，其特征在于，具體操作過程包括如下步驟：

步驟1：建立電網(wǎng)可轉(zhuǎn)移負荷、可削減負荷以及可轉(zhuǎn)換負荷的數(shù)學模型，進一步地，給出幾種靈活性負荷的不確定性表達式；

步驟2：建立電-氣耦合能源配網(wǎng)，初始化配電網(wǎng)和配氣網(wǎng)的系統(tǒng)參數(shù)，設定迭代求解的最大優(yōu)化迭代次數(shù)；

步驟3：先利用CPLEX求解器獨立求解配電網(wǎng)和配氣網(wǎng)的優(yōu)化模型，得到電氣兩網(wǎng)的耦合變量，然后使用分布式優(yōu)化算法，對電氣兩網(wǎng)優(yōu)化模型進行迭代求解；

步驟4：根據(jù)步驟3中所獲得的耦合變量信息判斷是否滿足收斂條件或達到最大迭代次數(shù)；若收斂或達到最大迭代次數(shù)，則輸出最終結果，否則返回步驟3進行下一次迭代。

2.根據(jù)權利要求1所述的考慮需求側(cè)不確定性的電-氣耦合配網(wǎng)的分布式優(yōu)化方法，其特征在于，步驟1中，主要包括電轉(zhuǎn)氣、燃氣輪機和儲氣罐數(shù)學模型以及于配電網(wǎng)和配氣網(wǎng)有關的安全運行約束，其配電網(wǎng)和配氣網(wǎng)的優(yōu)化目標為：

式(1)中，t為調(diào)度時間段索引，tl為可轉(zhuǎn)換負荷用戶索引，T為總調(diào)度時段，N_TL為可轉(zhuǎn)換負荷用戶總數(shù)；F₁和F₂分別為配電網(wǎng)和配氣網(wǎng)的基礎運行成本，其中可轉(zhuǎn)移負荷與可削減負荷已經(jīng)分別轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)和氣網(wǎng)的運行成本包含在F₁和F₂中；為可被替代為氣負荷的可轉(zhuǎn)換電負荷量；為可被替代為電負荷的可轉(zhuǎn)換氣負荷量；γ_tl,t為有關可轉(zhuǎn)換負荷的拉格朗日一次懲罰系數(shù)；λ_tl,t為有關可轉(zhuǎn)換負荷的拉格朗日二次懲罰系數(shù)；

可轉(zhuǎn)移負荷、可削減負荷以及可轉(zhuǎn)換負荷受用戶心理的影響，呈現(xiàn)一定的不確定性，其表達式如下：

可轉(zhuǎn)移負荷：

k_up為線性區(qū)波動區(qū)間隨價格變化的斜率；k_down為飽和區(qū)波動區(qū)間隨價格變化的斜率；為負荷轉(zhuǎn)移率的最大波動區(qū)間；為可轉(zhuǎn)移需求響應量誤差；ε_SL,t為可轉(zhuǎn)移需求響應量誤差最大值；為可轉(zhuǎn)移負荷最終響應值；P_L,t為基礎負荷值；Δm_t為價格變化量；Δm₁為最大波動區(qū)間點；為價格變化最大值；

可削減負荷：

為可削減需求響應量誤差；ε_CL,t為可削減需求響應量誤差最大值；為用戶實際響應容量；k_CL為可削減響應系數(shù)；

可轉(zhuǎn)換負荷：

電-氣耦合的能源系統(tǒng)中，電能和天然氣能之間的關系如式(8)和(9)：

其中，為電負荷需求響應后的負荷；為參與可轉(zhuǎn)移和可削減需求響應后的電負荷；為可替代負荷隨機變量；為氣負荷需求響應后的負荷；為參與可轉(zhuǎn)移和可削減需求響應后的氣負荷；χ_eg為電-氣能源轉(zhuǎn)換系數(shù)；當為正時表示電負荷由氣負荷替代，當為負時表示氣負荷由電負荷替代，其中，如式(10)，

L_TL,t為可替代負荷應該響應量；為可替代負荷相應誤差的模糊量，其模糊表示如下：

其中，k_TL為可替代響應系數(shù)；

經(jīng)過三種需求響應后的實際電/氣負荷分別如下：

其中，為電負荷量，為氣負荷量，為可轉(zhuǎn)移電負荷的最終響應量，為可轉(zhuǎn)移氣負荷的最終響應量，為用戶實際氣負荷響應量。

3.根據(jù)權利要求1所述的考慮需求側(cè)不確定性的電-氣耦合配網(wǎng)的分布式優(yōu)化方法，其特征在于，步驟2中，初始化系統(tǒng)參數(shù)后，分別求解配電網(wǎng)和配氣網(wǎng)的優(yōu)化模型，得到關于配電網(wǎng)和配氣網(wǎng)的耦合變量信息。

4.根據(jù)權利要求3所述的考慮需求側(cè)不確定性的電-氣耦合配網(wǎng)的分布式優(yōu)化方法，其特征在于，步驟2中，電-氣耦合能源配網(wǎng)中電網(wǎng)和氣網(wǎng)分屬不同運營主體，采用分布式優(yōu)化算法進行兩網(wǎng)的分布式協(xié)調(diào)優(yōu)化，電網(wǎng)將優(yōu)化所得的耦合變量信息傳遞給氣網(wǎng)，氣網(wǎng)再將優(yōu)化所得的耦合變量信息反饋給電網(wǎng)。

5.根據(jù)權利要求1所述的考慮需求側(cè)不確定性的電-氣耦合配網(wǎng)的分布式優(yōu)化方法，其特征在于，步驟4中，需要滿足耦合變量約束，具體表達式如下：

具體實施時，耦合變量及系統(tǒng)成本需滿足最小收斂約束，具體表達式如下：

其中，F(xiàn)_e,t指配電網(wǎng)總體運行成本，F(xiàn)_gas,t指配氣網(wǎng)總體運行成本，ε₁與ε₂為收斂性閾值。