计及需求侧管理的电力与天然气互联系统的协同方法技术方案

本申请涉及一种计及需求侧管理的电力与天然气互联系统的协同方法，包括：在电力与天然气互联系统中建立能源耦合单元运行框架；根据需求侧管理方式的特点，对用户满意度进行量化评估，在电力与天然气互联系统中建立需求侧管理模型；以总成本最小化为目标函数，建立电力与天然气互联系统协同规划模型；对电力与天然气互联系统协同规划模型中的非线性部分进行线性化处理。考虑了需求侧在电力与天然气互联系统规划中的重要作用，一方面有利于缓解负荷增长对系统带来的压力，推迟或减少候选设备及线路的投建，降低建设成本；另一方面有利于系统运行时期对电力负荷与天然气负荷进行削峰填谷，促进风电等可再生能源的进一步消纳，降低运行成本。

Synergy of power and natural gas interconnected system considering demand side management

This application involves a collaborative method of power and natural gas interconnection system considering demand side management, including: establishing an energy coupling unit operating framework in the power and natural gas interconnection system; quantifying customer satisfaction according to the characteristics of demand side management, and establishing a power and natural gas interconnection system. Demand side management (DSM) model; a collaborative planning model of power and natural gas interconnection system is established with the objective function of minimizing total cost; and the non-linear part of the collaborative planning model of power and natural gas interconnection system is linearized. Considering the important role of demand side in the planning of power and natural gas interconnection system, it is helpful to alleviate the pressure brought by load growth on the system, delay or reduce the construction of candidate equipment and lines, and reduce the construction cost. On the other hand, it is also helpful to reduce the peak load of power and natural gas during the operation period of the system. Valley, to promote further consumption of wind power and other renewable energy, reduce operating costs.

【技术实现步骤摘要】
计及需求侧管理的电力与天然气互联系统的协同方法
本申请涉及电力系统，特别是涉及计及需求侧管理的电力与天然气互联系统的协同方法。
技术介绍
近年来，城市规模在不断发展，对一次能源需求密集，但资源使用方式粗放，导致对城市脆弱资源的过度开发，资源环境承载能力已达到极限。随着我国城市化工作的逐步推进，未来大型都市的能源供应问题将日益严峻。为解决该问题，一方面可以将需求侧纳入电力系统的主动调控中，使电力系统安全、可靠、经济地运行，另一方面，可以发展电转气技术，推进能源互联网建设。由燃气机组与电转气设备构成能源耦合单元，实现电力系统与天然气系统的双向耦合，这对传统电力系统的规划与运行方式都产生了巨大影响。电力与天然气互联系统通过能源耦合单元将电力系统与天然气系统紧密联系起来，在实现规划与运行层面协调优化的同时，也可以提高系统整体能源开发利用效率。在能源耦合单元中，燃气机组转化高效、反应迅速、建设时间短，已经得到了广泛应用；电转气设备利用天然气系统实现电能的转换与传输，使电力与天然气互联系统逐步由开环运行向闭环运行发展，促进电力与天然气互联系统的应用化进程。近年来，电力系统与天然气系统的协同规划问题逐渐引起了各国的广泛关注。在电力与天然气互联系统规划方面，如何设计规划方案以降低规划年限内的总成本，如何将用户需求纳入规划方案的考量因素中，如何提高规划模型求解效率以适应远期规划的要求，都是目前能源互联网，尤其是电力与天然气互联系统需要解决的问题。可见，现有关于电力与天然气互联系统的规划方法还有待改进。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种计及需求侧管理的电力与天然气互联系统的协同方法。首先，在电力与天然气互联系统中建立能源耦合单元运行框架，以使燃气机组和电转气装置协同运行；然后根据需求侧管理方式的特点，对用户满意度进行量化评估，在电力与天然气互联系统中建立需求侧管理模型；再基于能源耦合单元运行框架与需求侧管理模型，计及需求侧管理成本，以总成本最小化为目标函数，建立电力与天然气互联系统协同规划模型；最后采用增量线性化方法，对电力与天然气互联系统协同规划模型中的非线性部分进行线性化处理。上述协同方法考虑了需求侧在电力与天然气互联系统规划中的重要作用，由于以总成本最小化为目标函数，因此能够实现较小的投建成本；并且是基于需求侧的响应及灵活性，一方面有利于缓解负荷增长对系统带来的压力，推迟或减少候选设备及线路的投建，降低建设成本；另一方面有利于系统运行时期对电力负荷与天然气负荷进行削峰填谷，促进风电等可再生能源的进一步消纳，降低运行成本。在其中一个实施例中，所述在电力与天然气互联系统中建立能源耦合单元运行框架，包括：输入电力系统、天然气系统及能源耦合单元参数。在其中一个实施例中，所述需求侧管理方式包括削减负荷管理方式、转移负荷管理方式和替代负荷管理方式。在其中一个实施例中，所述用户满意度包括饱和度、差异度和舒适度。在其中一个实施例中，所述计及需求侧管理成本，以总成本最小化为目标函数，包括：根据投资成本、运行成本和需求侧管理补偿成本，建立电力与天然气互联系统总成本最小化的目标函数。在其中一个实施例中，所述建立电力与天然气互联系统协同规划模型时，所述协同方法还包括：对燃气机组、电转气设备、输电线路和天然气管道的投建时间与位置进行优化。在其中一个实施例中，所述建立电力与天然气互联系统协同规划模型时，所述协同方法还包括：根据电力系统、天然气系统、能源耦合单元运行及需求侧管理要求，为电力与天然气互联系统协同规划模型确定电力与天然气互联系统的约束条件。在其中一个实施例中，所述对电力与天然气互联系统协同规划模型中的非线性部分进行线性化处理，包括：对电力与天然气互联系统协同规划模型中需求侧管理部分和天然气管道流量约束部分进行线性化处理。在其中一个实施例中，所述对电力与天然气互联系统协同规划模型中的非线性部分进行线性化处理之后，所述协同方法还包括步骤：根据电力与天然气互联系统协同规划模型确定候选设备及线路的投建方案。在其中一个实施例中，所述根据电力与天然气互联系统协同规划模型确定候选设备及线路的投建方案之后，所述协同方法还包括步骤：根据电力与天然气互联系统协同规划模型协同运行投建方案。附图说明图1为本申请一实施例的能源耦合单元在电力与天然气互联系统中的运行框架示意图。图2为本申请另一实施例的电力与天然气互联系统结构示意图。图3为本申请另一实施例的规划年限内各情形下的成本比较示意图。图4为本申请另一实施例的各场景下的弃风电量示意图。图5为本申请另一实施例的计及需求侧管理时的负荷调整量示意图。图6为本申请另一实施例的计及需求侧管理的气电互联系统协同规划流程示意图。图7为本申请另一实施例的计及需求侧管理的电力与天然气互联系统的协同方法流程示意图。具体实施方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图7所示，本申请的一个实施例是，一种计及需求侧管理的电力与天然气互联系统的协同方法，其包括：在电力与天然气互联系统中建立能源耦合单元运行框架，以使燃气机组和电转气装置协同运行；根据需求侧管理方式的特点，对用户满意度进行量化评估，在电力与天然气互联系统中建立需求侧管理模型；基于能源耦合单元运行框架与需求侧管理模型，计及需求侧管理成本，以总成本最小化为目标函数，建立电力与天然气互联系统协同规划模型；采用增量线性化方法，对电力与天然气互联系统协同规划模型中的非线性部分进行线性化处理。上述协同方法考虑了需求侧在电力与天然气互联系统规划中的重要作用，由于以总成本最小化为目标函数，因此能够实现较小的投建成本；并且是基于需求侧的响应及灵活性，一方面有利于缓解负荷增长对系统带来的压力，推迟或减少候选设备及线路的投建，降低建设成本；另一方面有利于系统运行时期对电力负荷与天然气负荷进行削峰填谷，促进风电等可再生能源的进一步消纳，降低运行成本。其中，能源耦合单元运行框架通过能源耦合单元实现电力与天然气互联系统，从而实现能量在电力系统与天然气系统间的双向流动的运行模式，电力与天然气互联系统协同规划模型中包含了需求侧管理模型，需求侧管理模型综合了能源系统中用户侧能源管理策略，电力与天然气互联系统协同规划模型是在能源耦合单元运行框架下电力系统与天然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及需求侧管理的电力与天然气互联系统的协同方法，其特征在于，包括：在电力与天然气互联系统中建立能源耦合单元运行框架，以使燃气机组和电转气装置协同运行；根据需求侧管理方式的特点，对用户满意度进行量化评估，在电力与天然气互联系统中建立需求侧管理模型；基于能源耦合单元运行框架与需求侧管理模型，计及需求侧管理成本，以总成本最小化为目标函数，建立电力与天然气互联系统协同规划模型；采用增量线性化方法，对电力与天然气互联系统协同规划模型中的非线性部分进行线性化处理。

【技术特征摘要】
1.一种计及需求侧管理的电力与天然气互联系统的协同方法，其特征在于，包括：在电力与天然气互联系统中建立能源耦合单元运行框架，以使燃气机组和电转气装置协同运行；根据需求侧管理方式的特点，对用户满意度进行量化评估，在电力与天然气互联系统中建立需求侧管理模型；基于能源耦合单元运行框架与需求侧管理模型，计及需求侧管理成本，以总成本最小化为目标函数，建立电力与天然气互联系统协同规划模型；采用增量线性化方法，对电力与天然气互联系统协同规划模型中的非线性部分进行线性化处理。2.根据权利要求1所述协同方法，其特征在于，所述在电力与天然气互联系统中建立能源耦合单元运行框架，包括：输入电力系统、天然气系统及能源耦合单元参数。3.根据权利要求1所述协同方法，其特征在于，所述需求侧管理方式包括削减负荷管理方式、转移负荷管理方式和替代负荷管理方式。4.根据权利要求1所述协同方法，其特征在于，所述用户满意度包括饱和度、差异度和舒适度。5.根据权利要求1所述协同方法，其特征在于，所述计及需求侧管理成本，以总成本最小化为目标函数，包括：根据投资成本、运行成本和需求侧管理补偿成本，建立电力与天然气互联系统总成本最小化的目标函数。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，许苑，林琳，王珂，陈丽萍，
申请(专利权)人：广州供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44