一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法，综合能源微网群包括多个综合能源微网，综合能源微网包括电力模块、天然气模块和能量耦合模块，综合能源微网中设有调度中心，调度中心对相应区域内的能源进行调控，多个综合能源微网的调度中心之间通过信息共享进行协同运行，综合能源微网相互独立运行，在不影响数据隐私性和约束条件的前提下，达到满足预设目标对应的最优运行点的协同运行方式。与现有技术相比，本发明专利技术具有保证单个综合能源微网运营商的信息隐私性和决策独立性、提升系统的经济性和安全性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法
本专利技术涉及综合能源系统优化运行
，尤其是涉及一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法。
技术介绍
能源是经济社会发展的物质基础。近年来，随着现代化水平的提高，人民对能源的需求量日益加大，能源供给面临挑战。能源紧缺、环境污染以及气候变化是当今世界制约经济社会可持续发展的重要因素。针对能源短缺问题，大力开发清洁新能源、发展含多种能源的综合能源系统、实现能源的集约与高效利用成为解决能源短缺问题的关键途径。因此，在用能侧出现大量分属不同利益主体的综合能源微网，而相邻综合能源微网以微网群的形式协同运行将是综合能源微网今后发展的重要趋势。目前，国内外在该领域的研究成果较少，有文献提出了一种解决电力和天然气输配网络相互依赖的协调优化模型，该模型可在天然气高度依赖的条件下为系统运营商提供最佳的短期机组组合和电力调度策略。同时也有文献设计了一种适用于电力和天然气市场的日前优化调度方法，以实现电力-天然气系统的运行成本最小化，然而，上述研究成果大多采用集中优化策略，需要一个中央调度中心来维持整个系统的运行状态。随着相互连接的综合能源微网群在地理上的扩展，多综合能源微网群优化问题的规模不断扩大。因此，在这种情况下，较大的通信负担、信息隐私和不同利益主体微网运行决策者的独立性使得传统集中优化方法不在适用于综合能源微网群。在此基础上，有文献针对综合能源微网群系统，提出了一种分散最优能量流法，并采用迭代交替方向乘数法算法进行收敛求解。但由于可再生能源发电的随机性，该方法忽略了双向功率和气体转换。而且虽然电力和天然气输送系统的运行是高度相互依赖的，但在实际运行中，它们是由不同的运营商在不同的市场规则下控制的。此外，越来越多的可再生能源由于其清洁和可持续的特点，已接入综合能源微网群系统。因此，可再生能源和负荷预测的误差使得系统运营商处理日前调度问题具有一定的难度。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法，充分考虑单个综合能源微网运营商的信息隐私性和决策独立性，确保每个微网运营商的最优协作，以实现综合能源微网群系统的安全经济运行。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法，所述综合能源微网群包括多个综合能源微网，所述综合能源微网包括电力模块、天然气模块和能量耦合模块，综合能源微网中设有调度中心，所述调度中心对相应区域内的能源进行调控，多个综合能源微网的调度中心之间通过信息共享进行协同运行，综合能源微网相互独立运行，在不影响数据隐私性和约束条件的前提下，达到满足预设目标对应的最优运行点的协同运行方式。所述电力模块包括火电机组、风机机组、光伏机组和负荷机组。进一步地，所述调度中心根据随机优化法，将所述火电机组的发电成本最小作为目标函数进行优化，具体公式如下所示：其中，为综合能源微网α中电力模块的发电成本，t为优化时间，T为时间周期，e为电力部分，Pi,t为火电机组i在t时刻的出力大小，ai、bi和ci为中火电机组i的发电成本系数。进一步地，所述电力模块的机会约束条件具体如下：在给定负荷损失概率ξt约束条件下，火电热机组需要提供足够的容量储备以适应风能、太阳能和负荷预测误差造成的有功平衡偏差：电力模块的潮流过载概率小于给定值ψt：Pr{-PLl≤PLl,t≤PLl}≥1-ψt电力模块的潮流平衡约束：火电机组的出力约束、爬坡约束、下降约束和备用容量约束：Pi,t-Pi,t-1≤UiPi,t-1-Pi,t≤Di风能、光伏发电和电力负荷的随机约束：其中，和分别为综合能源微网α中火电机组集合、风电机组集合、光伏机组集合、电转气装置集合和负荷机组需求集合，Ri,t为备用容量，P为出力大小，PLl为综合能源微网的支路容量，SFl为平移因子，ξt和ψt分别为失负荷概率和过负荷概率，Ui和Di分别为火电机组的上调常数和下调常数，Ri为火电机组的备用容量，E(·)为随机变量的期望值，为概率分布函数，μ和σ分别为平均值和方差。进一步地，所述风电机组和光伏机组的预测误差随机变量采用均值为0的正态分布，所述负荷机组的预测误差随机变量采用均值为0的截断正态分布。所述天然气模块包括气源、储气装置和气负荷。进一步地，所述度中心根据随机优化法，将所述气源的生产成本和储气装置的运行成本最小化为目标函数进行优化，具体公式如下所示：其中，pgas为天然气价格，Ggs,t为t时刻气源gs气体产量，T为时间周期，δ为储气装置的运行成本系数，GSch,t和GSdisch,t分别为t时刻储气装置的充电功率和放电功率。进一步地，本专利技术采用线性暂态模型来获取协调系统的物理特性，所述天然气模块的运行约束具体如下所示：牛顿第二定律的温德罗夫微分近似：天然气管道质量守恒的温德罗夫微分近似：所有天然气节点的流量平衡：t时刻天然气节点m负荷量等于常规非电用气负荷与气转电装置用气之和：储气装置状态约束：Qss,t＝Qss,t-Δt+[GSch,t-GSdisch,t]Δt天然气源输出约束、天然气管道潮流约束、天然气管道压力约束以及储气装置充放功率和容量的约束：其中，为天然气管道集合，为天然气气体产量集合，为电转气装置集合，为储气装置容量集合，为气转电装置集合，Smn、dmn和Lmn分别为气体管道的横截面积、直径和长度，ωmn为天然气管道中天然气流动速度，和分别为天然气在管道mn在出口和入口的流量大小，πm,t为t时刻气体节点m的压力，Ωavg、Rg和εavg分别为天然气管道的平均压缩系数、气体常数和平均环境温度，Qss,t和GDm,t分别为天然气t时刻在储气装置中储存量和气网节点m在t时刻的用气需求量。所述综合能源微网中设有电转气装置(P2G)和气转电装置(NGU)实现电能和气能的相互转换。所述综合能源微网之间设定有一致性约束，具体如下所示：Ο—Γ＝0其中，Ο为目标变量，表示综合能源微网作为独立系统优化时的共享信息向量，Γ为响应变量，表示综合能源微网协同运行时提供的共享信息向量，当不满足上述约束时，综合能源微网中电力模块和天然气模块的运行决策是相互独立的。随机变量是相互独立的，将随机变量的均值和方差将机会约束转换为线性确定性约束，电力模块的机会约束条件中的有功平衡偏差和电力模块的潮流过载概率转换为：变换后，综合能源微网的电力模块的优化问题转换为一个凸二次规划问题。对于一致性约束，通过在目标函数增加一个拉格朗日惩罚项松弛一致性约束，以表示共享信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法，其特征在于，所述综合能源微网群包括多个综合能源微网，所述综合能源微网包括电力模块、天然气模块和能量耦合模块，综合能源微网中设有调度中心，所述调度中心对相应区域内的能源进行调控，多个综合能源微网的调度中心之间通过信息共享进行协同运行，综合能源微网相互独立运行，在不影响数据隐私性和约束条件的前提下，达到满足预设目标对应的最优运行点的协同运行方式。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法，其特征在于，所述综合能源微网群包括多个综合能源微网，所述综合能源微网包括电力模块、天然气模块和能量耦合模块，综合能源微网中设有调度中心，所述调度中心对相应区域内的能源进行调控，多个综合能源微网的调度中心之间通过信息共享进行协同运行，综合能源微网相互独立运行，在不影响数据隐私性和约束条件的前提下，达到满足预设目标对应的最优运行点的协同运行方式。


2.根据权利要求1所述的一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法，其特征在于，所述电力模块包括火电机组、风机机组、光伏机组和负荷机组。


3.根据权利要求2所述的一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法，其特征在于，所述调度中心根据随机优化法，将所述火电机组的发电成本最小作为目标函数进行优化，具体公式如下所示：



其中，为综合能源微网α中电力模块的发电成本，t为优化时间，T为时间周期，e为电力部分，Pi,t为火电机组i在t时刻的出力大小，ai、bi和ci为中火电机组i的发电成本系数。


4.根据权利要求3所述的一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法，其特征在于，所述电力模块的机会约束条件具体如下：



Pr{-PLl≤PLl,t≤PLl}≥1-ψt



Pimin≤Pi,t≤Pimax
Pi,t-Pi,t-1≤Ui
Pi,t-1-Pi,t≤Di
Ri,t＝min{Rimax,Pimax-Pi,t}
Pw,t:
Ps,t:
PDd,t:
其中，和分别为综合能源微网α中火电机组集合、风电机组集合、光伏机组集合、电转气装置集合和负荷机组需求集合，Ri,t为备用容量，P为出力大小，PLl为综合能源微网的支路容量，SFl为平移因子，ξt和ψt分别为失负荷概率和过负荷概率，Ui和Di分别为火电机组的上调常数和下调常数，Ri为火电机组的备用容量，E(·)为随机变量的期望值，为概率分布函数，μ和σ分别为平均值和方差。


5.根据权利要求4所述的一种基于机会约束规划的综合能源微网群协调控制方法，其特征在于，所述风电机组和光伏机组的预测误差随机变量采用均值为0的正态分布，所述负荷机组的预测误差随机变量采用均值为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张智泉，李振坤，苏磊，杜洋，葛晓琳，杨心刚，
申请(专利权)人：上海电力大学，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：上海;31