基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法及系统技术方案

本发明专利技术属于综合能源系统协调优化技术领域，提供了基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法及系统，包括如下步骤：以日前调度周期内IES总的运行成本最小为目标函数，根据电力系统约束、热网系统约束、气网系统约束以及运行灵活性约束为约束条件，分析电网特性和气、热网动态特性之间的关系，联合构建计及次小时尺度运行灵活性的综合能源优化调度模型；以耦合机组的输出功率为耦合变量，基于计及次小时尺度运行灵活性的综合能源优化调度模型，采用集中求解的方法进行优化处理，得到最优的机组组合运行调度方案。最优的机组组合运行调度方案。最优的机组组合运行调度方案。

【技术实现步骤摘要】
基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法及系统


[0001]本专利技术属于综合能源系统协调优化
，尤其涉及基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]目前，针对IES(综合能源系统(IntegratedEnergySystem，IES)优化调度运行灵活性的研究主要以优化网络结构提升系统对净负荷波动的应对能力和利用灵活性设备提升系统的调度灵活性为主。其中在电
‑
气互联系统提供运行灵活性方面，有文献通过对稳态气体流动模型和瞬态气体流动模型的分析，量化了燃气网络为电力系统提供的灵活性，并引入层间管存的概念评估电
‑
气系统的灵活性。有文献考虑了气网动态特性和气体压力，并将电网功率与天然气网络进行耦合，表明了电气互联的系统有更大的灵活性供给。在电
‑
热互联系统提供运行灵活性方面，有文献建立了热网传输动态特性以及建筑物的蓄热特性模型，证明了集中供热系统的蓄热特性能够有效减小风电弃电量并提高灵活性，有文献验证了热网传输动态特性有较大的参与电
‑
热IES经济运行的调节潜力。有文献验证了在电热系统中，用户侧的内在灵活性可以为系统提供一定的灵活性资源。然而上述研究仅考虑两种能流时间尺度的耦合提供的运行灵活性，未同时计及电
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气
‑
热三种能流时间尺度的耦合对系统运行灵活性提升的影响。
[0004]在考虑电
‑
气
‑
热互联系统提供运行灵活性方面，有文献提出了一种同时计及热、气网络动态特性的IES调度模型，通过分析电网特性和气、热网动态特性之间的关系得出IES调度模型能够有效提升系统运行的灵活性和风电消纳能力。有的文献建立了同时考虑网络动态特性和需求响应的优化调度模型，表明网络动态特性能够提高系统的灵活性，并能更加准确地反映系统的实际运行情况。有文献基于IES气管存与热惯性的特征，建立了IES气热惯性功率支撑模型，表明气热惯性可作为柔性备用提供功率支撑。上述研究所提出的调度模型证明了气热网络动态特性能够提高系统的灵活性，但未能对网络动态特性提供灵活性进行精细化数学建模。
[0005]综上所述，随着新能源并网的比重越来越高，为实现全网资源的优化配置和提高新能源消纳水平，有必要打破各层级电网之间的壁垒，然而目前对电
‑
气
‑
热互联系统提供灵活性资源的研究大多利用配置更多灵活性设备的方法，没有考虑网络结构特性对系统供给灵活性的影响，并缺乏对系统现有灵活性资源的挖掘和IES网络动态特性供给灵活性的考虑，也未计及次小时尺度下的灵活性需求约束。

技术实现思路

[0006]为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术提供基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法，根据电
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气
‑
热多能耦合特性和运行灵活性供给与需求
的特征，提出全网统一分析和集中式优化的调度思路，在够充分挖掘IES所蕴含的灵活性潜力，量化网络动态特性所能供给的灵活性资源。破各层级电网之间的壁垒，充分发挥各层系统中多能资源的互联互济作用，提供系统运行灵活性的能力，留有充足的备用应对新能源并网带来的不确定性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术的第一个方面提供基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法，包括如下步骤：
[0009]以日前调度周期内IES总的运行成本最小为目标函数，根据电力系统约束、热网系统约束、气网系统约束以及运行灵活性约束为约束条件，分析电网特性和气、热网动态特性之间的关系，联合构建计及次小时尺度运行灵活性的综合能源优化调度模型；
[0010]以耦合机组的输出功率为耦合变量，基于计及次小时尺度运行灵活性的综合能源优化调度模型，采用集中求解的方法进行优化处理，得到最优的机组组合运行调度方案。
[0011]本专利技术的第二个方面提供基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度系统，包括：
[0012]优化调度模型构建模块，被配置为：以日前调度周期内IES总的运行成本最小为目标函数，根据电力系统约束、热网系统约束、气网系统约束以及运行灵活性约束为约束条件，对考虑电气热网络动态特性的系统分别进行建模，联合构建计及次小时尺度运行灵活性的综合能源优化调度模型；
[0013]运行调度方案获取模块，被配置为：以耦合机组的输出功率为耦合变量，基于计及次小时尺度运行灵活性的综合能源优化调度模型，采用集中求解的方法进行优化处理，得到最优的机组组合运行调度方案。
[0014]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0015]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法中的步骤。
[0016]本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。
[0017]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法中的步骤。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术针对传统的电、气、热能源系统相互分离、这样相互割裂的运行模式难以实现全局最优的调度策略，从而影响风电的消纳能力，针对传统运行模式所存在的不足，提出了一种计及次小时尺度运行灵活性的综合能源优化调度模型，根据电
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气
‑
热多能耦合特性和运行灵活性供给与需求的特征，提出全网统一分析和集中式优化的调度思路。
[0020]本专利技术提出基于考虑计及次小时尺度运行灵活性约束的综合能源优化系统，对考虑电气热网络动态特性的系统分别进行建模，以耦合机组的输出功率为耦合变量，采用集中求解的方法对考虑电气热网络动态特性提供运行灵活性的IES优化调度模型进行优化求解。
[0021]本专利技术提出基于考虑计及次小时尺度运行灵活性约束的综合能源优化系统，对天然气网和电网模型，采用增量分段线性化方法处理天然气网和电网的非凸性，将模型转换
为混合整数线性规划问题。
[0022]本专利技术实现全网资源的优化配置和提高新能源消纳水平，打破各层级电网之间的壁垒，充分发挥各层系统中多能资源的互联互济作用，提供系统运行灵活性的能力，留有充足的备用应对新能源并网带来的不确定性。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0024]图1为本专利技术实施例1提供的IES网络结构图；
[0025]图2为本专利技术实施例1提供的火电机组提供运行灵活性的示意图；
[0026]图3(a)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：以日前调度周期内IES总的运行成本最小为目标函数，根据电力系统约束、热网系统约束、气网系统约束以及运行灵活性约束为约束条件，分析电网特性和气、热网动态特性之间的关系，联合构建计及次小时尺度运行灵活性的综合能源优化调度模型；以耦合机组的输出功率为耦合变量，基于计及次小时尺度运行灵活性的综合能源优化调度模型，采用集中求解的方法进行优化处理，得到最优的机组组合运行调度方案。2.如权利要求1所述的基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法，其特征在于，所述目标函数包括：常规机组的运行成本和启动成本，气源出力成本，失电负荷惩罚成本，失气负荷惩罚成本，失热负荷惩罚成本以及弃风惩罚成本。3.如权利要求2所述的基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法，其特征在于，所述目标函数的表达式为:式中，Ω
tu
为火电机组的集合，Ω
well
、Ω
ele
、Ω
gas
、Ω
heat
和Ω
wt
分别表示气源、电力网络节点、天然气网络节点、热力网络节点和风电机组的集合；I
u,t
为火电机组的启动成本；为气源w在时刻t的输出气流量(Mm3/h)；C
well
为气源出力成本系数；和分别为节点未满足的电功率(MW)、气流量(Mm3/h)和热功率(MW)；C
nsp
、C
nsg
和C
nsh
分别为未满足的电功率、气流量、和热功率惩罚系数；和分别为风电机组p在时刻t的预测功率和实际出力(MW)；为弃风惩罚系数；a
u
、b
u
、和c
u
为火电机组的运行成本系数。4.如权利要求1所述的基于电气热网络动态特性的综合能源优化调度方法，其特征在于，所述电力系统约束包括：有功功率平衡约束、火电机组输出功率上下限约束、风电机组输出功率上下限约束、机组爬坡速率约束、节点功率平衡及线路潮流约束、相角约束、以及机组最小启停时间约...

【专利技术属性】
技术研发人员：董帅，苗骁健，周生奇，孙丰杰，刘宏波，李昊，王杉，张媛，胡薇，温建春，娄亮，于洋，钟世民，徐士杰，刘健，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司青岛供电公司，
类型：发明
国别省市：