一种基于序列凸规划的电气互联系统最优能流计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于序列凸规划的电气互联系统最优能流计算方法，涉及电气互联综合能源系统最优能技术领域。本发明专利技术包括构建最优能流模型的二次约束的凸松弛形式前，于电气互联综合能源系统中根据每一火点机组节点的燃料成本、天然气源节点供气成本构建最优能流模型的凸优化部分，在电气互联综合能源系统中构建最优能流模型的二次约束的凸松弛形式，并将凸函数在松弛解处进行一阶泰勒展开形成展开式；给定非凸约束的精度要求阈值，比较阈值和展开式中非凸约束的不平衡量大小；若不平衡量大于阈值，则将展开式迭代入电气互联综合能源系统的求解模型中，直至不平衡量不大于阈值，求出模型中的松弛解。求出模型中的松弛解。求出模型中的松弛解。

【技术实现步骤摘要】
一种基于序列凸规划的电气互联系统最优能流计算方法


[0001]本专利技术属于电气互联系统最优能流
，特别是涉及一种基于序列凸规划的电气互联系统最优能流计算方法。

技术介绍

[0002]随着能源革命的快速发展，电力系统与天然气系统耦合构建的综合能源系统已经成为我国能源结构优化的重要发展方向。多能互联综合能源系统打破了传统能源系统的运行壁垒，实现了多能源形式的相互耦合、替代及补充，促进了能源的多元化利用。其中，电气互联系统最优能流计算是研究该系统规划与运行的重要理论基础之一。
[0003]目前，电气互联系统最优能流模型中的非凸约束是求解该问题的最大难点。传统基于凸松弛策略的最优能流计算方法虽然具有较高的计算速度，但是往往无法满足计算精度的要求，并且所得到的解无法保证其针对非凸约束的可行性要求。因此，提出一种能够高效求解电气互联系统最优能流这一非凸优化问题的算法对于该系统的发展至关重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于序列凸规划的电气互联系统最优能流计算方法，通过将非凸约束的不平衡量作为惩罚因子加入优化目标中，保证了解的可行性和紧致性，保证针对非凸约束的可行性。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术为一种基于序列凸规划的电气互联系统最优能流计算方法，包括包括如下步骤：
[0007]在电气互联综合能源系统中构建最优能流模型的二次约束的凸松弛形式，并将凸函数在松弛解处进行一阶泰勒展开形成展开式；
[0008]给定非凸约束的精度要求阈值，比较阈值和展开式中非凸约束的不平衡量大小；
[0009]若不平衡量大于阈值，则将展开式迭代入电气互联综合能源系统的求解模型中，直至不平衡量不大于阈值，求出模型中的松弛解。
[0010]进一步地，将展开式迭代入电气互联综合能源系统的求解模型包括：
[0011]给定非凸约束的精度要求阈值，二次约束的凸松弛式的作差得到的不平衡量和阈值比较：
[0012]若不平衡量不大于设定非凸约束的精度要求阈值，根据能流模型进行求解；
[0013]若不平衡量大于设定非凸约束的精度要求阈值，将凸函数在松弛解处的一阶泰勒展开式作为惩罚项带入模型，重新计算具有惩罚项的模型松弛解；
[0014]在计算具有惩罚项的模型松弛解之前，判断加入惩罚项的松弛式的答展开式不平衡量和阈值比较，若不平衡量大于设定非凸约束的精度要求阈值，迭代惩罚项直至不平衡量不大于设定非凸约束的精度要求阈值。
[0015]进一步地，在构建最优能流模型的二次约束的凸松弛形式前，于电气互联综合能
源系统中根据每一火点机组节点的燃料成本、天然气源节点供气成本构建最优能流模型的凸优化部分；
[0016]其中，电气互联综合能源系统中的约束包括电力系统潮流约束、燃气系统潮流约束和：电力系统和燃气系统的潮流模型均为二次非线性模型都模型。
[0017]进一步地，构建电气互联系统最优能流模型的凸优化部分的目标函数：
[0018][0019]其中，集合Ω
c
和Ω
s
分别表示火电机组节点和天然气源节点集；变量表示火电机组的有功功率，变量表示天然气源的供气速率；参数和分别表示火电机组燃料成本的二次项、一次项、零次项系数，表示天然气气源的供气成本系数。
[0020]进一步地，燃气系统潮流约束的线性部分如下：
[0021][0022][0023][0024][0025][0026][0027][0028][0029][0030]其中，集合Ω
b
、Ω
l
和Ω
g
分别表示电网节点、输电线路和燃气发电机节点的集合，集合α
i
和β
i
分别表示以节点i为首端节点和末端节点的输电线路的集合；变量p
ij
、p
ji
和p
ik
表示线路ij、ji和ik上流过的有功功率，q
ij
、q
ji
和q
ik
表示线路ij、ji和ik上流过的无功功率，l
ij
和l
ji
表示线路ij和ji上流过的电流的平方，和分别表示火电机组输出的有功和无功功率，和分别表示燃气发电机输出的有功和无功功率，v
i
和v
j
表示节点i和节点j的电压幅值的平方；参数R
ij
和R
ji
分别表示线路ij和ji上的电阻，X
ij
和X
ji
分别表示线路ij和ji上的电抗，和分别表示节点i的有功和无功负荷，V
imin
和V
imax
分别表示节点i的电压幅值的下限和上限，和分别表示火电机组i输出的有功功率的下限和上限，和分别表示火电机组i输出的无功功率的下限和上限，和分别表示燃气发电机i输出的有功功率的下限和上限，和分别表示燃气发电机i输出的无功功率的下限
和上限，和分别表示输电线路ij上有功功率的传输下限和上限，和分别表示输电线路ij上无功功率的传输下限和上限，表示线路ij的热稳定电流值。
[0031]进一步地，燃气系统潮流约束的线性部分如下；
[0032][0033][0034][0035][0036][0037][0038][0039][0040][0041]其中，集合Ω
n
、Ω
p
和Ω
k
分别表示燃气节点、燃气管道和天然气压缩机的集合，δ
m
和γ
m
分别表示以节点m为首端节点和末端节点的燃气管道的集合，Ξ
m
表示以节点m为进气节点的天然气压缩机的集合；e
lm
和e
mn
表示天然气压缩机im和mn上流过的燃气量，τ
im
和τ
mn
分别表示天然气压缩机im和mn消耗的燃气的量，f
mn
表示燃气管道mn上流过的燃气的量，表示单位时间内天然气气源注入节点m的天然气量，表示单位时间内与节点m相连的燃气发电机的耗气量，π
m
和π
n
分别表示节点m和n的燃气压力值的平方；参数表示节点m的燃气负荷，W
mn
表示输气管道mn的Weymouth系数，K
mn
表示单位时间天然气压缩机燃气压缩量与压缩机耗气量的比例系数，和分别表示天然气压缩机的压缩比的下限和上限，T
m
表示燃气发电机的燃气消耗量与发电量的比例系数，和分别表示节点气压的下限和上限，和分别表示单位时间内燃气管道mn的输气量的下限和上限，表示天然气压缩机的压缩速率的上限，表示燃气发电机耗气速率的上限，和表示天然气气源单位时间内供气量的下限和上限。
[0042]进一步地，矩阵形式表示上述模型：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于序列凸规划的电气互联系统最优能流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：在电气互联综合能源系统中构建最优能流模型的二次约束的凸松弛形式，并将凸函数在松弛解处进行一阶泰勒展开形成展开式；给定非凸约束的精度要求阈值，比较阈值和展开式中非凸约束的不平衡量大小；若不平衡量大于阈值，则将展开式迭代入电气互联综合能源系统的求解模型中，直至不平衡量不大于阈值，求出模型中的松弛解。2.根据权利要求1所述的一种基于序列凸规划的电气互联系统最优能流计算方法，其特征在于，将展开式迭代入电气互联综合能源系统的求解模型包括：给定非凸约束的精度要求阈值，二次约束的凸松弛式的作差得到的不平衡量和阈值比较：若不平衡量不大于设定非凸约束的精度要求阈值，根据能流模型进行求解；若不平衡量大于设定非凸约束的精度要求阈值，将凸函数在松弛解处的一阶泰勒展开式作为惩罚项带入模型，重新计算具有惩罚项的模型松弛解；在计算具有惩罚项的模型松弛解之前，判断加入惩罚项的松弛式的答展开式不平衡量和阈值比较，若不平衡量大于设定非凸约束的精度要求阈值，迭代惩罚项直至不平衡量不大于设定非凸约束的精度要求阈值。3.根据权利要求1或2所述的一种基于序列凸规划的电气互联系统最优能流计算方法，在构建最优能流模型的二次约束的凸松弛形式前，于电气互联综合能源系统中根据每一火点机组节点的燃料成本、天然气源节点供气成本构建最优能流模型的凸优化部分；其中，电气互联综合能源系统中的约束包括电力系统潮流约束、燃气系统潮流约束和：电力系统和燃气系统的潮流模型均为二次非线性模型都模型。4.根据权利要求3所述的一种基于序列凸规划的电气互联系统最优能流计算方法，其特征在于，构建电气互联系统最优能流模型的凸优化部分的目标函数：其中，集合Ω
c
和Ω
s
分别表示火电机组节点和天然气源节点集；变量表示火电机组的有功功率，变量表示天然气源的供气速率；参数和分别表示火电机组燃料成本的二次项、一次项、零次项系数，表示天然气气源的供气成本系数。5.根据权利要求4所述的一种基于序列凸规划的电气互联系统最优能流计算方法，其特征在于；电力系统潮流约束的线性部分如下：特征在于；电力系统潮流约束的线性部分如下：特征在于；电力系统潮流约束的线性部分如下：特征在于；电力系统潮流约束的线性部分如下：
其中，集合Ω
b
、Ω
l
和Ω
g
分别表示电网节点、输电线路和燃气发电机节点的集合，集合α
i
和β
i
分别表示以节点i为首端节点和末端节点的输电线路的集合；变量p
ij
、p
ji
和p
ik
表示线路ij、ji和ik上流过的有功功率，q
ij
、q
ji
和q
ik
表示线路ij、ji和ik上流过的无功功率，l
ij
和l
ji
表示线路ij和ji上流过的电流的平方，和分别表示火电机组输出的有功和无功功率，和分别表示燃气发电机输出的有功和无功功率，v
i
和v
j
表示节点i和节点j的电压幅值的平方；参数R
ij
和R
ji
分别表示线路ij和ji上的电阻，X
ij
和X
ji
分别表示线路ij和ji上的电抗，和分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏翔，吴志，顾伟，陆于平，陆海，王达达，翟苏巍，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：