一种基于多参数规划的电-气系统分布式协同方法及系统技术方案

本发明专利技术属于电网运行和控制技术领域，提供了一种基于多参数规划的电

【技术实现步骤摘要】
一种基于多参数规划的电
‑
气系统分布式协同方法及系统


[0001]本专利技术属于电网运行和控制
，尤其涉及一种基于多参数规划的电
‑ꢀ
气系统分布式协同方法及系统。

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]能源是人类的生存与发展的物质基础，近年来，能源危机与环境污染等问题日益凸显，能源的高效利用与发展可再生能源引起了世界的广泛关注。在此背景下，充分挖掘综合能源的潜力，构建各能源间协调运行的综合能源系统是解决问题的有效措施。
[0004]随着燃气机组在电力系统中的大规模应用，目前电力系统与天然气系统间的耦合逐渐加深，电
‑
气耦合系统(IEGS)的协同运行逐渐成为研究热点。目前许多文献对IEGS系统进行集中式优化，然而电力系统(EPS)和天然气系统(NGS)分别由不同的公司分别管理，由于数据的隐私性，详细拓扑或操作状态的交换是不现实的，因此集中式优化的实现具有挑战性。因此需要对IEGS进行分布式协同。
[0005]同时，目前大部分文献中对天然气系统假设天然气管道内气体为稳态，采用韦茅斯方程描述管道内气体流动方程。然而，韦茅斯方程不能准确表示气体动态特性，不利于天然气系统的精细化建模，天然气系统中的管存等灵活性不能得到充分利用。

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，本专利技术提供一种基于多参数规划的电
‑
>气系统分布式协同方法及系统，其考虑了天然气系统的动态模型，提出了天然气系统的日前调度模型，并构建了电
‑
气耦合系统的协同调度模型，对于天然气气体流量方程的非凸性，提出了一种基于矩阵秩最小化理论与二分搜索处理非凸性约束的方法。考虑到电力系统与天然气系统的隐私性，基于多参数规划算法，提出了电
‑
气耦合系统分布式协同调度方法。本专利技术方法收敛性强且收敛快速，在城市级(如北京)或区域级(如学校或社区内)的电
‑
气耦合系统中可以得到实际应用。
[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一种基于多参数规划的电
‑
气系统分布式协同方法，包括如下步骤：
[0009]获取电力系统运行数据，构建电力系统调度模型；
[0010]基于天然气系统的气体动态特性，构建天然气系统的日前调度模型，对天然气系统的日前调度模型中的天然气非凸性约束进行处理，得到基于凸性约束的单层天然气系统的日前调度模型；
[0011]基于电力系统调度模型和凸性约束的单层天然气系统的日前调度模型构建电
‑
气耦合系统的协同调度模型；
[0012]考虑电力系统和天然气系统数据的隐私性，基于多参数规划算法，得到电
‑ꢀ
气耦合系统的协同调度模型的最优解，将该最优解作为电
‑
气耦合系统的调度策略进行能源调度。
[0013]本专利技术的第二个方面提供一种基于多参数规划的电
‑
气系统分布式协同系统，包括：
[0014]电力系统调度模型构建模块，用于获取电力系统运行数据，构建电力系统调度模型；
[0015]天然气系统调度模型构建模块，用于基于天然气系统的气体动态特性，构建天然气系统的日前调度模型，对天然气系统的日前调度模型中的天然气非凸性约束进行处理，得到基于凸性约束的单层天然气系统的日前调度模型；
[0016]电
‑
气系统协同调度模块，用于基于电力系统调度模型和凸性约束的单层天然气系统的日前调度模型构建电
‑
气耦合系统的协同调度模型；
[0017]考虑电力系统和天然气系统数据的隐私性，基于多参数规划算法，得到电
‑ꢀ
气耦合系统的协同调度模型的最优解，将该最优解作为电
‑
气耦合系统的调度策略进行能源调度。
[0018]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0019]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一种基于多参数规划的电
‑
气系统分布式协同方法中的步骤。
[0020]本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。
[0021]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一种基于多参数规划的电
‑
气系统分布式协同方法中的步骤。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023](1)本专利技术考虑了天然气系统的动态模型，提出了天然气系统的日前调度模型，并构建了电
‑
气耦合系统的协同调度模型。对于天然气气体流量方程的非凸性，提出了一种基于矩阵秩最小化理论与二分搜索处理非凸性约束的方法，该方法优点在于能够将天然气系统中难以处理的非凸约束转换为求解器可直接求解的凸约束。
[0024](2)本专利技术考虑到电力系统与天然气系统的隐私性，基于多参数规划算法，提出了电
‑
气耦合系统分布式协同调度方法，可实现电力系统和天然气系统的快速分布式协同，保证电
‑
气耦合多能流系统的高效运行。
[0025]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0026]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。
[0027]图1是本专利技术的提出基于多参数规划算法的EPS与NGS协同调度整体流程图；
[0028]图2是本专利技术实施例基于多参数规划算法的EPS与NGS协同调度。
具体实施方式
[0029]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0030]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0032]实施例一
[0033]如图1所示，本实施例提供一种基于多参数规划的电
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气系统分布式协同方法，包括如下步骤：
[0034]步骤1：获取电力系统运行数据，构建电力系统调度模型；
[0035]所述电力系统运行数据包括：电力系统中各机组的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多参数规划的电
‑
气系统分布式协同方法，其特征在于，包括如下步骤：获取电力系统运行数据，构建电力系统调度模型；基于天然气系统的气体动态特性，构建天然气系统的日前调度模型，对天然气系统的日前调度模型中的天然气非凸性约束进行处理，得到基于凸性约束的单层天然气系统的日前调度模型；基于电力系统调度模型和凸性约束的单层天然气系统的日前调度模型构建电
‑
气耦合系统的协同调度模型；考虑电力系统和天然气系统数据的隐私性，基于多参数规划算法，得到电
‑
气耦合系统的协同调度模型的最优解，将该最优解作为电
‑
气耦合系统的调度策略进行能源调度。2.如权利要求1所述的一种基于多参数规划的电
‑
气系统分布式协同方法，其特征在于，所述电力系统调度模型以最小化向上级电网单位的购电成本和弃风惩罚成本为目标函数，以电力平衡、传输容量、燃气机组与风电机组发电、爬坡和旋转备用为约束进行构建的。3.如权利要求1所述的一种基于多参数规划的电
‑
气系统分布式协同方法，其特征在于，所述天然气系统的日前调度模型是以最小化天然气井的产气成本为目标函数，以天然气动态气体流量方程、天然气井产气量及气压、天然气管道、天然气压缩机、燃气机组的燃气以及天然气流量平衡为约束进行构建的。4.如权利要求1所述的一种基于多参数规划的电
‑
气系统分布式协同方法，其特征在于，在构建天然气动态气体流量方程约束时，引入考虑气体动态特性的气体流量方程，将天然气管网中的每条管道划分为多个管段，得到的微分方程为：然气管网中的每条管道划分为多个管段，得到的微分方程为：其中，pr
(
·
)
表示管道连接处或管段的压力，为管段的质量流量，Δx为天然气管段长度，Δt为调度时间间隔，κ
P
为天然气系统中的管道集合，为管道p的所有管段集合，f为天然气管道的摩阻系数，D天然气管道直径，c为天然气管道的气体流速。5.如权利要求1所述的一种基于多参数规划的电
‑
气系统分布式协同方法，其特征在于，所述天然气井产气量及气压约束的表达式为：于，所述天然气井产气量及气压约束的表达式为：其中，表示天然气井g在周期t的出气量，分别表示气井g出气量的下限与上限，为天然气井g在周期t的出气气压，分别表示气井g出气气压的下限与
上限，κ
G
表示所有天然气井的集合；所述天然气管道约束的表达式为：所述天然气管道约束的表达式为：所述天然气管道约束的表达式为：其中，为天然气管道节点的压力，分别表示管道节点压力的下限与上限，κ
J
为天然气管道节点的集合，为起点为节点j的管道的集合，为终点为节点j的管道的集合；天然气压缩机约束的表达式为：其中，Γ为大于1的参数，表示气体压缩机连接处的压力可以增加到Γ倍，κ
C
为压缩机的集合；燃气机组的燃气约束的表达式为：燃气机组的燃气约束的表达式为：其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李正烁，杨畅，高晗，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：