[發明專利]考慮需求側不確定性的電-氣耦合配網的分布式優化方法

在審

• 申請號: 202110862518.6
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113642165A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（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

本發明公開了考慮需求側不確定性的電?氣耦合配網的分布式優化方法，本發明針對電?氣綜合配網，研究考慮需求側不確定性的電?氣耦合能源配網分布式優化，分別用某一區間的一個隨機數表示可轉移負荷、可削減負荷和可轉換負荷的不確定性，在此基礎之上，利用綜合需求響應實現負荷曲線的削鋒填谷，并將配電網和配氣網作為不同的運行主體，考慮到各主體數據的隱私性，使用分布式的求解方法，在提升系統經濟性的同時，平滑了系統的負荷曲線，緩解了用能壓力并促進了風電資源的利用。

技術領域

本發明屬于大規模分布式風電并網的電-氣耦合能源配網的優化運行技術領域，具體涉及考慮需求側不確定性與需求側資源的電-氣耦合配網的分布式優化方法。

背景技術

隨著市場的開放，以及需求響應管理技術的不斷發展，其使電/氣負荷越來越成為一種可以靈活調控的資源，并廣泛參與到綜合能源系統的優化運行中。系統不確定性的來源逐漸從原來的源側逐漸過渡到源荷雙側。傳統僅考慮負荷預測本身的不確定性的模型對于負荷的預測一般比較準確，隨著需求響應技術的引入，負荷側的不確定性越來越受到用戶心理等行為影響，傳統僅靠預測負荷來處理荷側不確定性的方法已經不再適用于目前用戶廣泛參與調度的系統，須對用戶響應行為的不確定性做深入的分析。同時電、氣兩網分屬不同運營管理部門，需探求考慮數據私密性的分布式優化方法。

針對考慮需求側資源的系統優化運行，國內外學者陸續展開了一些研究。比如：1)針對含電力需求響應的系統，進行經濟調度方法的研究，探究需求響應的內在潛力。2)考慮綜合需求響應，探究綜合能源系統的確定性優化調度。然而，1)中重點側重針對電力系統的研究，隨著多能系統耦合程度的不斷加深，電力需求響應已經逐漸過渡到包含多種能源的綜合需求響應；2)中探究了綜合需求響應的影響，但并未計及不確定性，實際上，用戶心理具有較強的隨機變化特性，其不確定性不容忽視。

發明內容

本發明的目的在于提供考慮需求側不確定性的電-氣耦合配網的分布式優化方法，解決了現有技術中存在的不能充分利用需求側靈活性資源和無法保證數據私密性的問題。

本發明所采用的技術方案是：考慮需求側不確定性的電-氣耦合配網的分布式優化方法，具體操作步驟如下:

步驟1：建立電網可轉移負荷、可削減負荷以及可轉換負荷的數學模型，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，初始化配電網和配氣網的系統參數，設定迭代求解的最大優化迭代次數，最大優化迭代次數一般不超過10次；

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

步驟4：根據步驟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；若收斂或達到最大迭代次數，則輸出最終結果，否則返回步驟3進行下一次迭代。

本發明的特點還在于：

步驟1中，主要包括電轉氣、燃氣輪機和儲氣罐數學模型以及于配電網和配氣網有關的安全運行約束，其配電網和配氣網的優化目標為：

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