一种基于最大流最小割定理的含多能量枢纽综合能源系统规划方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于最大流最小割定理的含多能量枢纽综合能源系统规划方法，输入规划所需参数值、划分源/汇点、计算最大流最小割、制定规划优化方案、修正规划优化方案、输出规划优化方案等主要步骤，以解决现有规划方法中存在的模型构造不完备、求解方法不合理等问题，提高了规划优化方案对系统运行可靠性提升的基础保障水平。本发明专利技术同时提供了一种基于最大流最小割定理的含多能量枢纽综合能源系统规划系统。规划系统。规划系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于最大流最小割定理的含多能量枢纽综合能源系统规划方法及系统


[0001]本专利技术涉及综合能源系统规划技术，具体涉及一种基于最大流最小割定理的含多能量枢纽综合能源系统规划方法。

技术介绍

[0002]随着能源短缺和环境污染问题愈演愈烈，迫使人们加速推进“能源革命”的进程。综合能源系统作为多种能源系统高度耦合的产供销一体化系统，在满足系统内多元化用能需求的同时，能显著提升能源利用效率，保障能源可持续发展，可有效助力“能源革命”平稳快速开展。能量枢纽是一种用于描述综合能源系统中源、网、荷之间交换、耦合关系的输入-输出端口模型，在综合能源系统的规划、运行研究中发挥着重要作用。面向含多能量枢纽的综合能源系统规划，现有技术通常在考虑系统可靠性，能源效率，排放指标等多种决策因素的情况下，以成本最低为规划目标，解决综合能源系统的最优规划问题。
[0003]现有技术中，如公开号为CN111144707A的中国专利，公开了一种基于能源枢纽的多能源系统协同规划建模方法。该方法基于能量枢纽模型，根据用户需求，选择节能性、经济性和环保性中的一种或多种评价指标，建立能量枢纽评价模型，作为表征能量枢纽特性的耦合矩阵，对建立的设备模型分别进行评价，得出基于能量枢纽的多能源系统协同规划最优方案。
[0004]但是，该现有技术仍存在不足之处。该协同规划建模方法在规划模型构造方面，针对综合能源系统的可靠性约束，仅考虑了确定性因素(即各能量枢纽的能源输入不小于预测所得能源需求峰值)，而忽略了概率性因素(即供能缺额小时数应小于规定的指标)，导致得到的规划优化方案无法满足运行可靠性要求；现有技术在规划模型求解方面，通常将规划目标中的关键指标构造成子问题进行分步迭代求解，未能有效解决能量枢纽间能量传输可靠性与综合能源系统经济性之间的矛盾。
[0005]因此，需要一种新的技术方案以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术针对现有技术在规划模型构造和求解方面的不足，提出一种基于最大流最小割定理的含多能量枢纽综合能源系统规划方法，解决因可靠性约束考虑不全面导致得到的规划优化方案不满足运行可靠性要求和规划求解方法选择不合理导致得到的规划优化方案不能兼顾能量枢纽间能量传输可靠性与综合能源系统经济性等问题。
[0007]技术方案：为实现以上目的，本专利技术公开了一种基于最大流最小割定理的含多能量枢纽综合能源系统规划方法，包括如下步骤：
[0008](1)、评估各能量枢纽运行可靠性，以划分源点、汇点；构造以能量枢纽运行可靠性评估模型，求得各能量枢纽运行可靠性指数，并依据最大流最小割定理和能量枢纽可靠性判据将综合能源系统中的能量枢纽划分为源点、汇点；
[0009](2)、计算含候选输电线路及天然气管道的综合能源系统拓扑的最大流最小割；依据步骤(1)划分的能量枢纽源、汇点结果，利用Ford-Fulkerson算法，计算含候选输电线路及天然气管道的综合能源系统拓扑的最大流最小割；
[0010](3)、制定含多能量枢纽综合能源系统规划优化方案；以新增输电线路和天然气管道总投资最低为规划目标，以各能量枢纽可输入能量最大值不小于能量需求峰值为约束，构造含多能量枢纽综合能源系统规划模型，根据步骤(2)计算所得含候选输电线路及天然气管道的综合能源系统拓扑的最大流最小割，制定规划优化方案；
[0011](4)、依据系统运行可靠性评估结果，修正规划优化方案；根据步骤(3)制定的规划优化方案，调整综合能源系统参数，利用步骤(1)构造的能量枢纽运行可靠性评估模型计算各能量枢纽运行可靠性指数，依据系统运行可靠性判据，检验规划优化方案是否满足系统运行可靠性要求；
[0012]若满足，则输出含多能量枢纽综合能源系统规划优化方案；
[0013]若不满足，则构建系统运行可靠性约束修正模型，将构建系统运行可靠性约束修正模型加入到含多能量枢纽综合能源系统规划模型，转至步骤(3)，循环迭代直至得到满足系统运行可靠性要求的含多能量枢纽综合能源系统规划优化方案。
[0014]对应上述协同规划方法，本专利技术同时提供一种基于最大流最小割定理的含多能量枢纽综合能源系统规划系统，包括：
[0015]第一模块，能量枢纽运行可靠性评估模型，用以求得各能量枢纽运行可靠性指数，并依据最大流最小割定理和能量枢纽可靠性判据将综合能源系统中的能量枢纽划分为源点、汇点；
[0016]第二模块，用以计算含候选输电线路及天然气管道的综合能源系统拓扑的最大流最小割，依据第一模块中的能量枢纽源、汇点结果，利用Ford-Fulkerson算法，计算含候选输电线路及天然气管道的综合能源系统拓扑的最大流最小割；
[0017]第三模块，内置含多能量枢纽综合能源系统规划优化方案；以新增输电线路和天然气管道总投资最低为规划目标，以各能量枢纽可输入能量最大值不小于能量需求峰值为约束，构造含多能量枢纽综合能源系统规划模型，根据第二模块中含候选输电线路及天然气管道的综合能源系统拓扑的最大流最小割，制定规划优化方案；
[0018]第四模块，用以依据系统运行可靠性评估结果，修正规划优化方案；包括根据第三模块制定的规划优化方案，调整综合能源系统参数，利用第一模块构造的能量枢纽运行可靠性评估模型计算各能量枢纽运行可靠性指数，依据系统运行可靠性判据，检验规划优化方案是否满足系统运行可靠性要求；
[0019]若满足，则输出含多能量枢纽综合能源系统规划优化方案；
[0020]若不满足，则构建系统运行可靠性约束修正模型，将构建系统运行可靠性约束修正模型加入到含多能量枢纽综合能源系统规划模型，循环迭代直至得到满足系统运行可靠性要求的含多能量枢纽综合能源系统规划优化方案。
[0021]本专利技术的有益效果是：提出了一种基于最大流最小割定理的含多能量枢纽综合能源系统规划方法，确立了计及可靠性约束的含多能源枢纽电-气互联综合能源系统协同规划流程，解决了现有规划方法中存在的模型构造不完备、求解方法不合理等问题，提高了规划优化方案对系统运行可靠性提升的基础保障水平。
[0022]本专利技术同时提供一种电子设备的技术方案，包括：
[0023]一个或多个处理器；以及存储装置用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述协同规划方法。
[0024]本专利技术同时提供一种计算机可读介质的技术方案，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述协同规划方法。
附图说明
[0025]图1为本专利技术中基于最大流最小割定理的含多能量枢纽综合能源系统规划方法流程图；
[0026]图2为现有和候选输电网络图；
[0027]图3为现有和候选天然气管网图；
[0028]图4为输电网络规划优化方案示意图；
[0029]图5为天然气管网规划优化方案示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。
[0031]实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于最大流最小割定理的含多能量枢纽综合能源系统规划方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、评估各能量枢纽运行可靠性，以划分源点、汇点；构造以能量枢纽运行可靠性评估模型，求得各能量枢纽运行可靠性指数，并依据最大流最小割定理和能量枢纽可靠性判据将综合能源系统中的能量枢纽划分为源点、汇点；(2)、计算含候选输电线路及天然气管道的综合能源系统拓扑的最大流最小割；依据步骤(1)划分的能量枢纽源、汇点结果，利用Ford-Fulkerson算法，计算含候选输电线路及天然气管道的综合能源系统拓扑的最大流最小割；(3)、制定含多能量枢纽综合能源系统规划优化方案；以新增输电线路和天然气管道总投资最低为规划目标，以各能量枢纽可输入能量最大值不小于能量需求峰值为约束，构造含多能量枢纽综合能源系统规划模型，根据步骤(2)计算所得含候选输电线路及天然气管道的综合能源系统拓扑的最大流最小割，制定规划优化方案；(4)、依据系统运行可靠性评估结果，修正规划优化方案；根据步骤(3)制定的规划优化方案，调整综合能源系统参数，利用步骤(1)构造的能量枢纽运行可靠性评估模型计算各能量枢纽运行可靠性指数，依据系统运行可靠性判据，检验规划优化方案是否满足系统运行可靠性要求；若满足，则输出含多能量枢纽综合能源系统规划优化方案；若不满足，则构建系统运行可靠性约束修正模型，将构建系统运行可靠性约束修正模型加入到含多能量枢纽综合能源系统规划模型，转至步骤(3)，循环迭代直至得到满足系统运行可靠性要求的含多能量枢纽综合能源系统规划优化方案。2.根据权利要求1所述的协同规划方法，其特征在于：步骤(1)中能量枢纽运行可靠性评估模型表示为：评估模型表示为：F＝a(P
G
)2+bP
G
+c式中，t为规划周期内时段索引；h为能量枢纽集合索引；NT为运行时间的时段数；LOLE为能量枢纽运行可靠性指数；P为负荷损失概率；AC为电力总可用容量；L
E
为能量枢纽内的电力负荷需求；IC为非天然气发电机组装机容量；为电力最大流最小割容量；为天然气最大流最小割容量；η为能量转换效率；κ为天然气气源供给非发电用天然气负荷的调度因子；F-1
为天然气发电机组燃料转换函数的反函数；P
G
为天然气发电机组额定功率；a,b,c为天然气发电机组燃料转换函数系数。3.根据权利要求1或2所述的协同规划方法，其特征在于：步骤1所述的能量枢纽可靠性判据表示为：若LOLE
h
≤LOLE
limit
，则能量枢纽h为源点；若LOLE
h
＞LOLE
limit
，则能量枢纽h为汇点；式中，h为能量枢纽集合索引；LOLE为能量枢纽运行可靠性指数；LOLE
limit
为能量枢纽负荷损失期望限值。4.根据权利要求1所述的协同规划方法，其特征在于：步骤(3)所述的含多能量枢纽综合能源系统规划模型表示为：
式中，l为输电线路集合索引；p为天然气管道集合索引；EL为现有输电线路集合；EP为现有天然气管道集合；CL为候选输电线路集合；CP为候选天然气管道集合；ECT为输电线路最小割集；GCT为天然气管道最小割集；为电力最大流最小割容量；为天然气最大流最小割容量；D
E
为电力峰值负荷；D
G
为天然气峰值负荷；TC为输电线路新增投资成本；PC为天然气管道新增投资成本；f...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永华，李渊，杨冬梅，杨志宏，刘刚，李蔚，傅金洲，陈卉，李梦阳，耿健，
申请(专利权)人：南瑞集团有限公司国网电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：