考虑多能负荷互补弹性的电-气耦合系统集中优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑多能负荷互补弹性的电

【技术实现步骤摘要】
考虑多能负荷互补弹性的电
‑
气耦合系统集中优化方法


[0001]本专利技术属于含多种能源形式的电力系统运行和控制
的一种能源系统调度优化方法，具体涉及了一种考虑多能负荷互补弹性的电
‑
气耦合系统集中优化方法。

技术介绍

[0002]在电
‑
气耦合背景下，负荷侧用能需求逐渐多元化，且分布式燃气机组、P2G 等能量转换设备的引入使得负荷侧可实现电、气能源需求间的互补替代，具有能量替代特点的多能负荷能量需求与能量耗成本之间将存在着交叉弹性。在电力能耗成本较高时，多能负荷可选择接收天然气满足终端需求，反若天然气能耗成本较高，多能负荷则可更多地选择接收电能量。此时，在电
‑
气耦合系统的运行优化中考虑多能负荷的互补弹性，将可有效为能源系统提供灵活调节能力，辅助系统削峰填谷、缓解能源供给侧压力，对系统运行效率与社会效益的提升具有重要意义。

技术实现思路

[0003]为了解决
技术介绍
中存在的问题和需求，本专利技术提出一种考虑多能负荷互补弹性的电
‑
气耦合系统集中优化方法，能适用于多能源系统的运行优化，以达到分析多能负荷参与下电
‑
气综合能源系统的运行优化目的。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]方法包括以下几个步骤：
[0006]1)采集获取电
‑
气耦合系统运行数据；
[0007]2)设置电
‑
气耦合系统运行优化变量，结合电
‑
气耦合系统运行数据及优化变量建立电
‑
气耦合系统集中优化模型；
[0008]3)根据电
‑
气耦合系统集中优化模型进行优化计算，并获得优化结果；
[0009]4)根据优化结果控制电
‑
气耦合系统工作实现集中优化。
[0010]所述的电
‑
气耦合系统包括电网和气网两个能源系统，电网和气网中存在节点，电网节点具体为输电母线，输电母线均电压和相角特征。气网节点具体为输气母线，电网中电网节点之间通过输电线路连接，气网中气网节点之间通过输气管道连接；电
‑
气耦合系统中存在发电机组、天然气源和多能负荷，其中发电机组分为天然气发电机组和其他常规机组，其他常规机组是指除了天然气发电机组以外的发电机组，电网和气网通过天然气发电机组和多能负荷连接，发电机组连接在电网节点上，其中其他常规机组仅连接在电网节点上，天然气发电机组还连接在气网节点上，天然气源位于气网节点上，多能负荷同时连接电网节点和气网节点多能负荷具体指从电网、天然气网接收能量，且内部具有电转气、气转电设备的负荷。
[0011]发电机组负责电力生产，天然气源负责天然气生产，多能负荷同时具有电力和天然气需求，天然气机组对天然气具有需求。
[0012]所述的天然气发电机组从气网获取天然气，通过燃烧天然气产生电能输入到电
网，其中天然气发电机组的天然气消耗量与发电出力满足以下公式：
[0013]P
D
＝μ
D
H
D
[0014]其中，P
D
为天然气发电机组的发电量；Q
D
为天然气发电机组的耗气量；μ
D
为天然气发电机组从天然气到电能的能源转换效率。
[0015]所述步骤1)中，采集获取以下电
‑
气耦合系统运行数据，包括：
[0016]多能负荷：电力需求量与对应的能源消耗成本天然气需求量与对应的能源消耗成本
[0017]发电机组：电力生产量与对应的能源生产成本其中对于天然气发电机组，还包括天然气需求量与对应的能源消耗成本
[0018]天然气源：天然气生产量与对应能源生产成本
[0019]电
‑
气耦合系统：电网拓扑参数B,X，输电线路容量上限F
max
，发电机组爬坡速度R
K
，天然气系统节点压力上下限δ
max
,δ
min
，天然气管道容量上限L
max
，气网拓扑参数A，天然气管道常数C
mn
。
[0020]所述步骤2)中，设置的电
‑
气耦合系统运行优化变量包括：
[0021]发电机组变量：每时段t的供电量P
K,t
；其中对于天然气机组还包括每时段天然气消耗量Q
D,t
；
[0022]天然气源变量：每时段t的输气量H
S,t
；
[0023]多能负荷变量：每时段t的电力消耗量P
C,t
，每时段t的燃气消耗量H
C,t
；
[0024]电
‑
气耦合系统变量：每时段t的电网节点相角θ
t
，每时段t的气网节点气压δ
t
，每时段t输气管道的流量l
mn,t
。
[0025]所述的电
‑
气耦合系统集中优化模型主要由目标函数和约束条件组成：
[0026]1)目标函数
[0027]以最大效能为目标函数，由多能负荷的电力消耗量及燃气消耗量、天然气发电机组的燃气消耗量、发电机组的供电量和天然气源的输气量四部分组成：
[0028][0029]其中，是多能负荷电力能源消耗成本，是多能负荷天然气能源消耗成本，P
C,t
是多能负荷电力消耗量，H
C,t
是多能负荷的燃气消耗量，是天然气发电机组的天然气能量消耗成本，H
D,t
是天然气发电机组的燃气消耗量，是发电机组电力能源生产成本，P
K,t
是发电机组的供电量，是天然气源的能源生产成本，H
S,t
是天然气源的输气量；C表示所有多能负荷的集合，D表示所有天然气发电机组的集合，K表示所有发电机组的集合，S表示所有天然气源的集合；
[0030]2)约束条件
[0031]2.A)电网运行约束
[0032]电网运行约束包括发电机组出力约束、发电机组爬坡约束、多能负荷电力消耗约束、电网节点电力平衡约束、输电线路容量约束、电网节点相角约束，分别如下所示：
[0033][0034]‑
R
K
≤P
K,t
‑
P
K,t
‑1≤R
K
[0035][0036]P
K,t
‑
P
C,t
＝Bθ
t
[0037]‑
F
max
≤Xθ
t
≤F
max
[0038]‑
π≤θ
t
≤π
[0039]其中，P
K,t
是发电机组的供电量，是发电机组的电力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑多能负荷互补弹性的电
‑
气耦合系统集中优化方法，其特征在于：方法包括以下几个步骤：1)采集获取电
‑
气耦合系统运行数据；2)设置电
‑
气耦合系统运行优化变量，结合电
‑
气耦合系统运行数据及优化变量建立电
‑
气耦合系统集中优化模型；3)根据电
‑
气耦合系统集中优化模型进行优化计算，并获得优化结果；4)根据优化结果控制电
‑
气耦合系统工作实现集中优化。2.根据权利要求1所述的一种考虑多能负荷互补弹性的电
‑
气耦合系统集中优化方法，其特征在于：所述的电
‑
气耦合系统包括电网和气网两个能源系统，电网和气网中存在节点，电网节点具体为输电母线，气网节点具体为输气母线，电网节点之间通过输电线路连接，气网节点之间通过输气管道连接；电
‑
气耦合系统中存在发电机组、天然气源和多能负荷，其中发电机组分为天然气发电机组和其他常规机组，电网和气网通过天然气发电机组和多能负荷连接，发电机组连接在电网节点上，天然气发电机组还连接在气网节点上，天然气源位于气网节点上，多能负荷同时连接电网节点和气网节点。3.根据权利要求2所述的一种考虑多能负荷互补弹性的电
‑
气耦合系统集中优化方法，其特征在于：所述的天然气发电机组从气网获取天然气，通过燃烧天然气产生电能输入到电网，其中天然气发电机组的天然气消耗量与发电出力满足以下公式：P
D
＝μ
D
H
D
其中，P
D
为天然气发电机组的发电量；Q
D
为天然气发电机组的耗气量；μ
D
为天然气发电机组的能源转换效率。4.根据权利要求1所述的一种考虑多能负荷互补弹性的电
‑
气耦合系统集中优化方法，其特征在于：所述步骤1)中，采集获取以下电
‑
气耦合系统运行数据，包括：多能负荷：电力需求量与对应的能源消耗成本天然气需求量与对应的能源消耗成本发电机组：电力生产量与对应的能源生产成本其中对于天然气发电机组，还包括天然气需求量与对应的能源消耗成本天然气源：天然气生产量与对应能源生产成本电
‑
气耦合系统：电网拓扑参数B,X，输电线路容量上限F
max
，发电机组爬坡速度R
K
，天然气系统节点压力上下限δ
max
,δ
min
，天然气管道容量上限L
max
，气网拓扑参数A，天然气管道常数C
mn
。5.根据权利要求1所述的一种考虑多能负荷互补弹性的电
‑
气耦合系统集中优化方法，其特征在于：所述步骤2)中，设置的电
‑
气耦合系统运行优化变量包括：发电机组变量：每时段t的供电量P
K,t
；其中对于天然气机组还包括每时段天然气消耗量Q
D,t
；天然气源变量：每时段t的输气量H
S,t
；多能负荷变量：每时段t的电力消耗量P
C,t
，每时段t的燃气消耗量H
C,t
；电
‑
气耦合系统变量：每时段t的电网节点相角θ
t
，每时段t的气网节点气压δ
t
，每时段t
输气管道的流量l
mn,t
。6.根据权利要求1所述的一种考虑多能负荷互补弹性的电
‑
气耦合系统集中优化方法，其特征在于：所述的电
‑
气耦合系统集中优化模型主要由目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：包铭磊，梁梓杨，惠恒宇，丁一，郑成航，高翔，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：