一种多能源系统运行调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多能源系统运行调度方法，包括：分别构建多能源系统中的电力系统运行调度模型、天然气系统运行调度模型、热力系统运行调度模型；分别求解电力系统调度模型、天然气系统调度模型及热力系统调度模型的最优性条件；构建多能源系统的运行调度目标优化函数，并以求解到的最优性条件为约束；求解目标优化函数，获取多能源系统非合作博弈的纳什均衡点；多能源系统中的电力系统、天然气系统、热力系统分别按照所述纳什均衡点对应的调度策略进行运行调度。本发明专利技术可以实现最优运行调度。

A Multi-energy System Operation Scheduling Method

【技术实现步骤摘要】
一种多能源系统运行调度方法
本专利技术涉及多能源系统技术，尤其涉及一种多能源系统运行调度方法。
技术介绍
热电联供(combinedheatandpower，CHP)能源转化效率高，近年来广泛应用于电力系统(尤其是配电系统)。CHP以天然气为燃料，同时产出电功率与热功率。因此，CHP在电力系统与热力系统中分别充当电源与热源角色，而在天然气系统相当于气负荷，并逐步加深了多能源系统之间的耦合。电力、天然气及热力系统传统规划与运行独立，在子能源系统之间耦合逐步加深的背景下，独立的运行调度并非经济上严格最优，甚至易造成安全性与可靠性方面的隐患。解决该问题最为直接的方法是构建统一的综合能源运行调度框架，即单个调度人员同时获取多能源系统的运行参数，执行统一同步的调度决策。该方法从全局保证了调度决策的最优性，然而实际操作中仍然面临诸多困难，例如未能保护多能源系统的信息隐私，子能源系统之间调度目标不一致及决策不同步等问题。因而更为实际的解决方案是保持现有各能源系统独立运行的框架，通过系统之间充分的信息交互，实现多能源系统的协同最优调度。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种多能源系统运行调度方法。技术方案：本专利技术所述的多能源系统运行调度方法包括：(1)构建多能源系统中的电力系统运行调度模型；(2)构建多能源系统中的天然气系统运行调度模型；(3)构建多能源系统中的热力系统运行调度模型；(4)分别求解电力系统调度模型、天然气系统调度模型及热力系统调度模型的最优性条件；(5)构建多能源系统的运行调度目标优化函数，并以步骤(4)中求解到的最优性条件为约束；(6)求解步骤(5)中的目标优化函数，获取多能源系统非合作博弈的纳什均衡点；(7)多能源系统中的电力系统、天然气系统、热力系统分别按照所述纳什均衡点对应的调度策略进行运行调度。进一步的，步骤(1)中构建的电力系统运行调度模型具体为：式中：下标i、j及l表示电力系统节点，下标c表示CHP系统，上标max与min分别指变量的上限值与下限值，PG与QG分别指电源注入有功功率与无功功率，PL与QL分别指负荷的有功功率与无功功率，CG指电源成本，FCHP,c指电力系统调度中CHP机组消耗的天然气量，uc指天然气系统的节点边际气价，指CHP机组电输出效率，指热力系统的节点边际热价HLMP，Pjl与Pij分别表示线路j-l与线路i-j的有功功率，Qjl与Qij分别表示线路j-l与线路i-j的无功功率，指线路i-j的电流幅值平方，Ui、Uj指节点i、j的电压幅值平方，t表示时刻t时的对应值，rij与xij分别指线路i-j的电阻与电抗。进一步的，步骤(2)中构建的天然气系统运行调度模型具体为：τk＝θkFC,k(A13)式中：下标m与n表示天然气节点，下标k表示加压站，上标max与min分别指变量的上限值与下限值，FS为气源点输出，CS为气源成本系数，FD为天然气负荷，τk为加压站气负荷，FCHP,c指电力系统调度中CHP机组消耗的天然气量，Fmn为管道m-n的天然气流量，FC为加压站流量，π为节点压力变量，Cmn为管道m-n的Weymouth常量，θk为天然气驱动加压站k能耗系数，与分别为加压站k的最大加压比与最小加压比，与分别为加压站k入口与出口压力。进一步的，步骤(3)中构建的热力系统运行调度模型具体为：(∑mout)Tout＝∑(minTin)(A21)式中：下标w指热源，上标max与min分别指变量的上限值与下限值，Φw指热源的热功率输出，Cw为热源供应的成本系数，Aw、Ac及Ad分别为热源-节点、CHP-节点及负荷-节点关联矩阵，FCHP,c指电力系统调度中CHP机组消耗的天然气量，为CHP的热转化效率，Φd为热负荷功率，CP指水的比热容，mq为管道固定流量，Ts指热水注入节点温度，To指热水流出节点温度，Tstart和Tend分别为管道起点和终点的温度，Ta为环境温度，L表示管道长度，λ表示管道导热系数，m表示管道流量，min与mout分别指注入与流出管道的流量，Tin与Tout分别指注入节点与流出节点的热水温度。进一步的，步骤(5)中构建的目标优化函数具体为：s.t.J1r+E1s-h1＝0:μ(A26)J2r+E2s-h2≤0:v(A27)s∈κ:w(A28)A1x+B1y-g1＝0:λ(A32)A2x+B2y-g2≤0:γ(A33)s.t.A(26)-A(36)式中，上标T表示矩阵/向量转置，r与s为决策变量，J1、J2、E1及E2为常数矩阵，e、f、h1及h2为常数向量，μ、v及w分别为A(26)-A(28)的对偶变量，s∈κ指SOC约束，x与y为决策变量，A1、A2、B1及B2为常数矩阵，c1、c2、g1及g2为常数向量，λ与γ分别为式A(32)与A(33)的对偶变量，PG,i指节点i电源注入有功功率与CG,i指电源成本，FS,m为天然气节点m的气源点输出，CS,m为气源成本系数，Φw指热源的热功率输出，Cw为热源供应的成本系数，Υi表示节点i电价，um表示节点m气价，表示节点w热价，Υc表示节点c电价，FCHP,c指电力系统调度中CHP机组消耗的天然气量，指CHP机组电输出效率，指热力系统的节点边际热价HLMP，表示CHP机组热输出效率，uc指天然气系统的节点边际气价。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：本专利技术提出了一种多能源系统的运行调度方法，将电力、天然气及热力系统独立执行运行调度，且子能源系统之间交互完整的能源交易量与交易价格信息，电力系统传递购气量报价至天然气系统，天然气系统反馈气价信息；另一方面，电力系统传递供热报价至热力系统，热力系统反馈热价信息，具体而言，电力、天然气及热力系统以各自利益最大化(运行成本最优)为目标，独立决策，然而各自的利益相互关联，构成了非合作博弈的关系；在博弈的均衡点(即纳什均衡)处，任意一方无法通过改变决策达到提高自身利益的目的。归纳而言，博弈的均衡点对个体(各子能源系统)而言严格最优，在完整信息交互的条件对全局(整个综合能源系统)而言亦为最优。附图说明图1是本专利技术的一个实施例的流程示意图。具体实施方式本实施例提供了一种多能源系统运行调度方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤1：构建多能源系统中的电力系统运行调度模型。其中，电力系统运行调度模型采用二阶锥(Second-ordercone,SOC)形式，具体为：式中：下标i、j及l表示电力系统节点，下标c表示CHP系统，上标max与min分别指变量的上限值与下限值，PG与QG分别指电源注入有功功率与无功功率，PL与QL分别指负荷的有功功率与无功功率，CG指电源成本，FCHP,c指电力系统调度中CHP机组消耗的天然气量，uc指天然气系统的节点边际气价(gaslocationalmarginalprice，GLMP)，指CHP机组电输出效率，指热力系统的节点边际热价(heatlocationalmarginalprice，HLMP)，Pjl与Pij分别表示线路j-l与线路i-j的有功功率，Qjl与Qij分别表示线路j-l与线路i-j的无功功率，指线路i-j的电流幅值平方，Ui、Uj指节点i、j的电压幅值平方，t表示时刻t时的对应值，rij与xij本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多能源系统运行调度方法，其特征在于该方法包括：(1)构建多能源系统中的电力系统运行调度模型；(2)构建多能源系统中的天然气系统运行调度模型；(3)构建多能源系统中的热力系统运行调度模型；(4)分别求解电力系统调度模型、天然气系统调度模型及热力系统调度模型的最优性条件；(5)构建多能源系统的运行调度目标优化函数，并以步骤(4)中求解到的最优性条件为约束；(6)求解步骤(5)中的目标优化函数，获取多能源系统非合作博弈的纳什均衡点；(7)多能源系统中的电力系统、天然气系统、热力系统分别按照所述纳什均衡点对应的调度策略进行运行调度。

【技术特征摘要】
1.一种多能源系统运行调度方法，其特征在于该方法包括：(1)构建多能源系统中的电力系统运行调度模型；(2)构建多能源系统中的天然气系统运行调度模型；(3)构建多能源系统中的热力系统运行调度模型；(4)分别求解电力系统调度模型、天然气系统调度模型及热力系统调度模型的最优性条件；(5)构建多能源系统的运行调度目标优化函数，并以步骤(4)中求解到的最优性条件为约束；(6)求解步骤(5)中的目标优化函数，获取多能源系统非合作博弈的纳什均衡点；(7)多能源系统中的电力系统、天然气系统、热力系统分别按照所述纳什均衡点对应的调度策略进行运行调度。2.根据权利要求1所述的多能源系统运行调度方法，其特征在于：步骤(1)中构建的电力系统运行调度模型具体为：式中：下标i、j及l表示电力系统节点，下标c表示CHP系统，上标max与min分别指变量的上限值与下限值，PG与QG分别指电源注入有功功率与无功功率，PL与QL分别指负荷的有功功率与无功功率，CG指电源成本，FCHP,c指电力系统调度中CHP机组消耗的天然气量，uc指天然气系统的节点边际气价，指CHP机组电输出效率，指热力系统的节点边际热价HLMP，Pjl与Pij分别表示线路j-l与线路i-j的有功功率，Qjl与Qij分别表示线路j-l与线路i-j的无功功率，指线路i-j的电流幅值平方，Ui、Uj指节点i、j的电压幅值平方，t表示时刻t时的对应值，rij与xij分别指线路i-j的电阻与电抗。3.根据权利要求1所述的多能源系统运行调度方法，其特征在于：步骤(2)中构建的天然气系统运行调度模型具体为：τk＝θkFC,k(A13)式中：下标m与n表示天然气节点，下标k表示加压站，上标max与min分别指变量的上限值与下限值，FS为气源点输出，CS为气源成本系数，FD为天然气负荷，τk为加压站气负荷，FCHP,c指电力系统调度中CHP机组消耗的天然气量，Fmn为管道m-n的天然气流量，FC为加压站流量，π为节点压力变量，Cmn为管道m-n的Weymouth常量，θk为天然气驱动加压站k能耗系数，与分别为加压站k的最大加压比与最小加压比，与分...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕贤亮，杜刚，吴仕强，陈胜，卫志农，孙国强，臧海祥，王文学，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32