【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微网综合能源系统优化调度领域，特别是一种计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法。
技术介绍
1、综合能源系统是指通过从“源-网-荷-储”多环节实现电、气、热、冷等多种能源耦合，在满足系统内多元化用能需求的同时，有效提升能源利用效率，促进能源可持续发展的新型一体化的能源系统。各能流之间互相转化、协调互补，已成为提高能源综合利用效率、促进大规模新能源消纳，落实国家“双碳”战略的重要举措。学者们对综合能源系统中电、气、热、氢多能耦合的特性开展了研究，构建了电-气、电-热、电-氢等能源的实体储能模型，
2、上述研究均是基于热网、天然气网的稳态潮流模型，即忽略热能、天然气在管道中的传输延时、损耗等，传输时间几乎是瞬时的。但在实际情况中，电能传输速度接近于光速，而热力系统、天然气系统传输速度则相对缓慢，持续时间为数分钟至数小时。故在网络中，热能及天然气能的源荷平衡不是瞬间到达。电能和热能的传输速度存在很大差异，但这也使得电能和热能具有很强的互补特性，电能易传输、难存储；但热能的传输特性造就其易储存、难传输的特性，两者呈现互补特性。即从热能源侧到用户侧的延时特性使得热网管道呈现天然储热特性，供热管网依靠这种动态特性可以作为虚拟储热设备。
3、天然气系统由气源、天然气管网、加压站及用户等组成。相较于电力系统而言，天然气系统的暂态常数大，表现出惯性大、时延长的管道传输特性，天然气管道呈现出天然的存储作用，供气管网依靠这种动态特性可以作为虚拟储气设备。
技术实现思路b>
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，该方法可以增强综合能源系统多种能量间的耦合程度，有效提高系统运行经济性、提升新能源消纳率。
2、本专利技术采取的技术方案为：
3、计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，包括以下步骤：
4、步骤1：建立热网管道虚拟储能特性模型，包括传输时滞模型部分、热损耗模型两部分；步骤2：建立气网管道虚拟储能特性模型；
5、步骤3：构建包含热网管道、气网管道的综合能源系统模型；
6、步骤4：采用二阶锥松弛方法对气网管道虚拟储能特性模型进行线性化，通过求解器对综合能源系统模型日前优化调度场景进行求解。
7、所述步骤1中，
8、(1)：传输时滞模型如下：
9、由于热能的传输速度慢，需要经过一段时间延迟后，热源在供热首站提供的热能才能供给用户侧。热能传输延迟时间与热网管道的直径、管道长度、热媒质量流率有关。管道k的供能延迟时间的表达式如下：
10、
11、式(1)中：τk表示管道k的供能延迟时间；ρw表示管道的热媒密度；lk表示管道k的长度；dk表示管道k的直径；mk表示管道k的热媒质量流率。
12、热管道输送热能的延迟时间不一定为整数，本专利技术采用流量分段法对热能输送的延迟时间进行建模，设τk介于τk1和τk2两个整数之间，τk2＝τk1+1,τk1表示τk向下取的整数；τk2表示τk向上取的整数；
13、则管道k末端水温可以表示为：
14、
15、式(2)中：表示t时刻管道k的末端温度；表示t时刻管道k的首端温度；表示t+1时刻管道k的首端温度；
16、(2)：热损耗模型如下：
17、热能在供热管道传输的过程中会与管道壁及外界环境进行热能交换从而导致热损耗，故管道k末端水温公式进行修改表示为：
18、
19、式(3)中：λ表示热网管道单位长度的传热系数；cw表示水的比热容，4.2×103j/(kg·℃)；表示t时刻管道周围环境的温度；mk表示管道k的热媒质量流率；
20、所述步骤2中，气网管道虚拟储能特性模型具体如下：
21、1):天然气管道中天然气的传输的过程可通过连续性方程、动量方程和状态方程来表示，经过简化其模型表达式如下：
22、
23、
24、p＝ρzrt (6)；
25、
26、上式中：p表示管道网络节点的压力；ρ表示天然气密度值；ρ0表示标况下气体密度；v表示气体流速；x和t分别表示空间距离和时间；d表示管道直径；r表示气体常数；z表示天然气平均压缩因子；t表示管道中天然气的平均温度；δ表示摩擦系数。
27、2)：偏微分方程式(4)、式(5)通过有限隐式差分法转化成代数形式的weymouth方程：式(4)为物质平衡方程、式(5)为气体动量方程，将式(6)、(7)带入式(4)、式(5)，weymouth方程稳态模型如式(8)所示：
28、
29、
30、式中：ωpl表示天然气管道的集合；dij表示管道ij的管道直径；lij表示管道ij的管道长度；xij,t表示t时刻ij管道平均流量；pi,t表示t时刻管道ij首端i的压强值；pj,t表示t时刻管道ij首端j的压强值；表示t时刻管道ij入口处流量；表示t时刻管道ij出口处流量；i表示管道ij入口处；j表示管道ij出口处。
31、当不计及气网虚拟储能特性时：天然气进入流量等于输出流量。式(8)左端用平均流量的绝对值表示的平方形式来表示天然气的流动方向。用cm表示式(8)中除压力平方项以外的各项参数。
32、3)：天然气虚拟储能的管存表达式如下所示：
33、
34、
35、
36、式中：为t时刻管道ij虚拟储能的管存量；分别为t时刻流入、流出管道ij的天然气量；为t时刻管道ij的平均压强；r表示气体常数；t表示温度；z表示压缩系数；表示t-1时刻管道ij虚拟储能的管存量。
37、所述步骤3中，综合能源系统模型的目标函数为系统运行总成本最小，主要包含购电成本、运维成本、天然气购气成本及弃风惩罚成本和节点气压差惩罚成本。
38、目标函数表示为：
39、
40、fe,t＝ce,t×ptbuy,e (16)；
41、fg,t＝cg,t×ptbuy,g (17)；
42、fcon,t＝∑αkpk (18)；
43、fwind,t＝cwind,t×(ptwind,p-ptwind) (19)；
44、上式中：f表示系统运行总成本；fe,t、fg,t分别表示为t时刻的购电成本、购气成本；fwind,t表t时刻弃风惩罚成本；fp,t表示t时刻节点气压惩罚成本；ptbuy,e、ptbuy,g分别表示为t时刻的购电量、购气量；fcon,t表示t时刻运维成本；ce,t、cg,t、cwind,t分别表示购电价格、购气价格、弃风惩罚价格；ptwind,p、ptwind分别表示t时刻风电预测出力、实际出力；αk表示各设备运维系数；pk表示各设备出力。
45、约束条件包括电力本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，其特征在于：所述步骤1中，
3.根据权利要求1所述计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，其特征在于：所述步骤2中，气网管道虚拟储能特性模型具体如下：
4.根据权利要求1所述计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，其特征在于：所述步骤3中，综合能源系统模型的目标函数为系统运行总成本最小，主要包含购电成本、运维成本、天然气购气成本及弃风惩罚成本和节点气压差惩罚成本；
5.根据权利要求4所述计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，其特征在于：综合能源系统模型的约束条件包括电力系统约束、热力系统约束、天然气系统约束：
6.根据权利要求3所述计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，其特征在于：所述步骤4中，式(8)Weymouth方程中有绝对值项和压力的平方项，使用求解器求解该方程的非线性问题时，采用无迭代的二阶锥松
...【技术特征摘要】
1.计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，其特征在于：所述步骤1中，
3.根据权利要求1所述计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，其特征在于：所述步骤2中，气网管道虚拟储能特性模型具体如下：
4.根据权利要求1所述计及气-热虚拟储能特性的综合能源系统日前优化调度方法，其特征在于：所述步骤3中，综合能源系统模型的目标函数为系统运行总成本最小，主要...
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