一种综合能源系统N-1调度方法及装置制造方法及图纸

本公开涉及一种综合能源系统N

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源系统N
‑
1调度方法及装置


[0001]本公开属于电力系统优化运行领域，特别涉及一种综合能源系统N
‑
1调度方法及装置。

技术介绍

[0002]综合能源系统能够通过多能转化、协同优化显著提高能源系统对可再生能源的消纳能力，并为各系统的安全、稳定运行提供支撑，促进能源生产的清洁高效。随着用户侧综合能源系统数目的增加，直接对区域综合能源系统进行协同优化面临隐私保护与计算负担等多方面挑战，在此背景下，用户侧综合能源系统灵活性可行域的刻画与其在优化调度中的内嵌方法成为现阶段综合能源系统建设中迫切需要解决的现实问题。
[0003]综合能源系统集中式优化调度中，现有的调度方法设计中鲜有考虑用户侧多能源系统的灵活性(张苏涵,顾伟,陆帅,陆海.一种综合能源系统的统一建模方法[P].江苏：CN113111515A,2021
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13.)(车彬,王永利,杨文华,韩煦,张玮琪,田汉魁,韦冬妮,苏望.一种适应多场景的综合能源运行优化方法[P].宁夏：CN112465263A,2021
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09.)。为了刻画综合能源需求侧响应对系统的影响，已有技术多聚焦在综合需求响应对降低系统成本或促进新能源消纳的影响，但并没有对系统安全性的效益进行量化的分析(李鹏,王子轩,郭天宇,王加浩,陈博,夏辉.计及不确定性与需求响应的综合能源系统优化运行方法[P].河北：CN111950807A,2020
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17.)，同时现有技术考虑需求响应时主要在给定价格信号下研究各负荷的响应能力，并没有对完整的灵活性可行域进行分析，即不能充分利用用户侧系统的灵活性效益(张玮琪,谭忠富,王冠然,苟帅宇,齐彩娟,马艳霞,车彬,陈宝生,唐梦媛,张泽龙,韦冬妮.考虑电热负荷需求响应的综合能源系统运行成本优化方法[P].宁夏回族自治区：CN113112087A,2021
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13.)。

技术实现思路

[0004]本公开的目的是为了填补在实时综合能源系统运行中内嵌考虑用户侧综合能源灵活性的技术空白，提出了一种综合能源系统N
‑
1调度方法及装置。本公开将关于区域综合能源系统中各能流的运行约束映射为关于其资源需求的可行域，从而使得实时综合能源系统调度中可以内嵌考虑用户侧灵活性、形成系统N
‑
1故障时线路短时越限最小的实时调度方案。
[0005]本公开第一方面实施例提出一种综合能源系统N
‑
1调度方法，包括：
[0006]根据调度区域内综合能源系统运行基础数据，构建综合能源系统优化调度模型并求解，得到所述综合能源系统中各机组启停状态；
[0007]根据用户侧综合能源系统运行基础数据，计算所述用户侧综合能源灵活性可行域；
[0008]将所述综合能源系统中各机组启停状态作为固定值，将所述用户侧综合能源灵活性可行域作为约束条件添加至所述综合能源系统优化调度模型中，得到更新后的综合能源
系统优化调度模型；
[0009]求解所述更新后的综合能源系统优化调度模型，得到所述综合能源系统最优调度方案。
[0010]在本公开的一个具体实施例中，所述调度区域内综合能源系统运行基础数据，包括：
[0011]区域内发电机组有功出力上限和下限、发电机组增减速率上限和下限、发电机组最小连续开停机时间、区域内日前母线负荷预测数据、区域内输电线路有功传输极限、区域内电网的潮流转移分布因子、区域内天然气管道参数、区域内天然气系统节点压强上限和下限、区域内天然气系统压缩机参数、区域内天然气气井气流量上限和下限、区域内天然气负荷预测数据、区域内热锅炉与热电联产机组数据、区域内热管道数据、区域内热负荷预测数据。
[0012]在本公开的一个具体实施例中，所述构建综合能源系统优化调度模型并求解，得到所述综合能源系统中各机组启停状态，包括：
[0013]1)建立综合能源系统优化调度模型的目标函数，表达式如下：
[0014][0015]其中，W
it
为天然气负荷i时刻t消耗的天然气对应的费用，f
iCHP
(
·
)为热电联产机组i的成本函数，f
iCF
(
·
)为煤电机组i的成本函数，P
it
为机组i在t时刻的有功出力，Q
it
为机组i在t时刻产生的热功率；U
it
为机组i在t时刻的启停状态0
‑
1变量，取0时表示机组i在t时刻关机，取1时表示机组i在t时刻开机；SU
it
、SD
it
分别为机组i在t时刻的启、停成本；U
GL
为天然气负荷的集合，U
CHP
为热电联产机组的集合，U
CF
为煤电机组的集合，U
G
为发电机组的集合；
[0016]2)建立综合能源系统优化调度模型的约束条件，具体如下：
[0017]2‑
1)电力系统运行约束，表达式如下：
[0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024]其中，为负荷节点n在t时刻的有功负荷，N
P
为负荷节点的集合，T为优化时段的集合；
[0025]L
P
为输电线路的集合，P
kt
为线路k在t时刻的有功潮流，为线路k的有功潮流上限，GSDF
k,n
为节点n对线路k的发电机输出功率转移分布因子，N
iP
为发电机组i所在的节点；
[0026]P
imin
是发电机组i的有功出力下限，P
imax
是发电机组i的有功出力上限，Y
it
为发电
机组i在时刻t的由停机转为开机的0
‑
1变量，当发电机组i在时刻t由停机变开机时Y
it
取值为1；Z
it
为发电机组i在时刻t的由开机转为停机的0
‑
1变量，当发电机组i在时刻t由开机变停机时Z
it
取值为1；R
i
为发电机组i的爬坡速率上限，分别为发电机组i的最小开机时间和最小停机时间；
[0027]2‑
2)天然气系统运行约束，表达式如下：
[0028][0029][0030][0031][0032][0033]其中，v
s
,L
l
,f
mn
,F
f,j
分别为气源s的供气量、气负荷l的气负荷量、mn节点间管道的气流量以及压缩机j的天然气消耗量，分别为节点m处的气源集合、节点m处的气负荷集合和节点m处的压缩机的集合，为与节点m相连的天然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统N
‑
1调度方法，其特征在于，包括：根据调度区域内综合能源系统运行基础数据，构建综合能源系统优化调度模型并求解，得到所述综合能源系统中各机组启停状态；根据用户侧综合能源系统运行基础数据，计算所述用户侧综合能源灵活性可行域；将所述综合能源系统中各机组启停状态作为固定值，将所述用户侧综合能源灵活性可行域作为约束条件添加至所述综合能源系统优化调度模型中，得到更新后的综合能源系统优化调度模型；求解所述更新后的综合能源系统优化调度模型，得到所述综合能源系统最优调度方案。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调度区域内综合能源系统运行基础数据，包括：区域内发电机组有功出力上限和下限、发电机组增减速率上限和下限、发电机组最小连续开停机时间、区域内日前母线负荷预测数据、区域内输电线路有功传输极限、区域内电网的潮流转移分布因子、区域内天然气管道参数、区域内天然气系统节点压强上限和下限、区域内天然气系统压缩机参数、区域内天然气气井气流量上限和下限、区域内天然气负荷预测数据、区域内热锅炉与热电联产机组数据、区域内热管道数据、区域内热负荷预测数据。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建综合能源系统优化调度模型并求解，得到所述综合能源系统中各机组启停状态，包括：1)建立综合能源系统优化调度模型的目标函数，表达式如下：其中，W
it
为天然气负荷i时刻t消耗的天然气对应的费用，f
iCHP
(
·
)为热电联产机组i的成本函数，f
iCF
(
·
)为煤电机组i的成本函数，P
it
为机组i在t时刻的有功出力，Q
it
为机组i在t时刻产生的热功率；U
it
为机组i在t时刻的启停状态0
‑
1变量，取0时表示机组i在t时刻关机，取1时表示机组i在t时刻开机；SU
it
、SD
it
分别为机组i在t时刻的启、停成本；U
GL
为天然气负荷的集合，U
CHP
为热电联产机组的集合，U
CF
为煤电机组的集合，U
G
为发电机组的集合；2)建立综合能源系统优化调度模型的约束条件，具体如下：2
‑
1)电力系统运行约束，表达式如下：1)电力系统运行约束，表达式如下：1)电力系统运行约束，表达式如下：1)电力系统运行约束，表达式如下：1)电力系统运行约束，表达式如下：
其中，为负荷节点n在t时刻的有功负荷，N
P
为负荷节点的集合，T为优化时段的集合；L
P
为输电线路的集合，P
kt
为线路k在t时刻的有功潮流，为线路k的有功潮流上限，GSDF
k,n
为节点n对线路k的发电机输出功率转移分布因子，N
iP
为发电机组i所在的节点；P
imin
是发电机组i的有功出力下限，P
imax
是发电机组i的有功出力上限，Y
it
为发电机组i在时刻t的由停机转为开机的0
‑
1变量，当发电机组i在时刻t由停机变开机时Y
it
取值为1；Z
it
为发电机组i在时刻t的由开机转为停机的0
‑
1变量，当发电机组i在时刻t由开机变停机时Z
it
取值为1；R
i
为发电机组i的爬坡速率上限，分别为发电机组i的最小开机时间和最小停机时间；2
‑
2)天然气系统运行约束，表达式如下：2)天然气系统运行约束，表达式如下：2)天然气系统运行约束，表达式如下：2)天然气系统运行约束，表达式如下：2)天然气系统运行约束，表达式如下：其中，v
s
,L
l
,f
mn
,F
f,j
分别为气源s的供气量、气负荷l的气负荷量、mn节点间管道的气流量以及压缩机j的天然气消耗量，分别为节点m处的气源集合、节点m处的气负荷集合和节点m处的压缩机的集合，为与节点m相连的天然气系统节点的集合，N
G
为天然气系统的所有节点集合；C
mn
表示mn节点间的管道相关常数，π
m
表示节点m的压强，H
j
表示压缩机j的功率；π
m,min
是节点m的压强下限，π
m,max
是节点m的压强上限；v
s,min
为气源s的供气量下限，v
s,max
为气源s的供气量上限；H
j,min
为压缩机j的功率下限，H
j,max
为压缩机j的功率上限；2
‑
3)区域内热力系统运行约束，表达式如下：
其中，N
H
为热网节点集合，为流出节点q的管道集合，m
p
为管道p的水流量，为供水网络中流出管道p的水流温度，为回水网络中流出管道p的水流温度，为供水网络中流入管道p的水流温度，为回水网络中流入管道p的水流温度，为供水网络中节点q流出水流的温度，为回水网络中节点q流出水流的温度；T
a
为环境温度，L
p
为管道p长度，λ为热传导系数，c为流体比热，L
H
为供水网络和回水网络中管道集合；Q
q
为节点q的热功率，Q
q
为正值时表示节点q为热源，Q
q
为负值时表示节点q为热负荷；m
q
为节点q自回水网络流入的水流量，L
Hs
为直接与热源相连接的管道集合，L
Hl
为直接与热负荷相连接的管道集合，为与节点q连接的管道集合；是供水网络管道的允许温度下限，是供水网络管道的允许温度上限，为回水网络管道的允许温度下限，为回水网络管道的允许温度上限，L
H,s
为供水网络中管道集合，L
H,b
为回水网络中管道集合；2
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【专利技术属性】
技术研发人员：程通，谭振飞，钟海旺，夏清，康重庆，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：