【技术实现步骤摘要】
考虑不确定性传递的电气耦合系统分布式优化调度方法
本专利技术涉及一种考虑不确定性传递的电气耦合系统分布式优化调度方法，属于综合能源系统的运行控制
技术背景随着可再生能源和分布式发电技术的发展，现有的电网越来越难以满足人们对能源高效和绿色化的要求。而在传统能源系统中，供电、供热、供冷、供气等不同能源行业相对封闭，互联程度有限，不利于能效的提高和可再生能源的消纳。因此，如何实现电、热、冷、气、油、交通等多能源综合利用，形成以电为核心的开放互联的多能耦合系统，已经成为当前国际学术界和产业界关注的新焦点。天然气网因其分布广泛、体量巨大、优化空间可观以及与电网耦合程度高等特点成为多能耦合系统的主要研究对象。天然气网主要通过燃气电站与电网耦合。燃气电站具有投资成本低、能源利用效率高、灵活性高、价格低等诸多优势，其装机容量在世界范围内迅速增长。作为天然气网中的消费者和电网中的生产者，燃气电站为电气耦合系统协调运行、提高总体效益创造了可能，但也带来了新的风险，如天然气供应充足、天然气市场价格波动、管道事故等都会直接影响电...
【技术保护点】
1.一种考虑不确定性传递的电气耦合系统分布式优化调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：/n(1)将电气耦合系统分为电网和天然气网，电网和天然气网通过H个燃气电站实现耦合；/n(2)将燃气电站h的耗气量在电网中的取值记为
【技术特征摘要】
1.一种考虑不确定性传递的电气耦合系统分布式优化调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)将电气耦合系统分为电网和天然气网，电网和天然气网通过H个燃气电站实现耦合；
(2)将燃气电站h的耗气量在电网中的取值记为将燃气电站h的耗气量在天然气网中的取值记为和满足以下关系式：
(3)建立电网约束条件，包括以下步骤：
(3-1)建立电网节点电量平衡约束如下：
式中，m为电网中的节点序号，M为电网中的节点总数，为燃气电站h的有功功率，为待求变量，为电网中所有与节点m相连的燃气电站的有功功率之和；Pigen为非燃气电站i的有功功率，为待求变量，为电网中所有与节点m相连的非燃气电站的有功功率之和；为风电机组j的有功功率的预测值，为已知量，由电网调度给定，WSj为风电机组j的弃用有功功率，为待求变量，为电网中所有与节点m相连的风电机组向电网实际注入的有功功率之和；PDk为电负荷k的有功功率的预测值，为已知量，由电网调度给定，LSk为电负荷k的弃电有功功率，为待求变量，为电网中所有与节点m相连的电负荷的实际有功功率之和；pflm为节点l和节点m之间支路的有功功率，为待求变量，规定从节点l流向节点m为正，从节点m流向节点l为负，为电网中所有与节点m相连的节点l流向节点m的有功功率之和；
(3-2)建立电网直流潮流约束如下：
式中，θl和θm分别为节点l和节点m的电压相角，为待求变量；xlm表示节点l和节点m间所连支路的电抗，为已知量，由电网调度给定；
(3-3)建立电网中参考节点的电压相角约束如下：
θn＝0,n∈REFp
式中，θn表示电网中节点n的相角，REFp表示电网中的参考节点集合，由电网调度给定；
(3-4)建立电网中燃气电站有功功率的上限约束和下限约束如下：
式中，和分别为燃气电站h的有功功率上限和有功功率下限，由电网调度给定；
(3-5)建立电网中非燃气电站有功功率的上限约束和下限约束如下：
Pigen,min≤Pigen≤Pigen,max
式中，Pigen,min和Pigen,max分别为非燃气电站i的有功功率上限和有功功率下限，由电网调度给定；
(3-6)建立风电机组弃用功率的上限约束和下限约束如下：
式中，为风电机组j的弃用有功功率上限，由电网调度给定；
(3-7)建立电负荷弃电有功功率的上限约束和下限约束如下：
0≤LSk≤LSkmax
式中，LSkmax为电负荷k弃电有功功率上限，由电网调度给定；
(3-8)建立电网中支路有功功率的上限约束和下限约束如下：
-pflmmax≤pflm≤pflmmax
式中，pflmmax为节点l和节点m之间支路的有功功率上限，由电网调度给定；
(3-9)建立燃气电站h的有功功率与耗气量之间的约束如下：
式中，ahngu、bhngu和chngu分别为燃气电站h有功功率和耗气量二次关系式的二次项系数、一次项系数和常数项，由燃气电站给定；
(3-10)设定风电机组有功功率变化量区间为：其中，为风电机组j的有功功率波动上限，为已知量，由电网调度给定，为风电机组j的有功功率波动下限，为已知量，由电网调度给定，为风电机组j的有功功率；
(3-11)设定电网中所有电站即燃气电站、非燃气电站和风电机组的准稳态输出功率转移分布因子
式中，为N×1维列矢量，N为电网中包括燃气电站、非燃气电站和风电机组在内的电站总数，上标R为准稳态标识；Hlm为各个电站n对节点l和节点m之间支路的有功功率pflm的转移分布因子组成的N×1维列矢量，IN为N×N维单位矩阵，αN为各个电站n承担不平衡功率的承担系数组成的N×1维列矢量，为值全为1的N×1维列矢量；
上述Hlm中的各元素表示为：
式中，np为电站n在电网中的节点编号，X为电网的阻抗矩阵，为阻抗矩阵X中第l行、第np列的元素，为阻抗矩阵X中第m行、第np列的元素，和都由电网调度给定；
承担系数αN中，风电机组的承担系数为0，αN中燃气电站和非燃气电站的承担系数大于0，αN由电网调度给定，而且满足以下关系式：
(3-12)设定风电机组有功功率变化导致的电网中各个电站有功功率调整向量为为N×1维列矢量，中相应风电机组的元素值为：jps为风电机组j在电网中各个电站中的编号，中相应燃气电站和非燃气电站的元素值取0；
(3-13)利用下式计算节点l和节点m之间支路的有功功率pflm的变化量
的取值区间表示为[Δpflmmin,Δpflmmax]，Δpflmmin为取值区间的下限值，Δpflmmax为取值区间的上限值；
(3-14)建立考虑风电机组有功功率变化的电网中支路的有功功率上限和有功功率下限约束如下：
-pflmmax≤pflm+Δpflmmin≤pflmmax
-pflmmax≤pflm+Δpflmmax≤pflmmax
(3-15)计算电网中各个电站有功功率调节量
式中，为N×1维列矢量，中任意元素的取值区间为为取值区间的下限值，为取值区间的上限值；
(3-16)建立考虑风电机组有功功率变化的电网中燃气电站的有功功率上限和有功功率下限约束如下：
式中，hps为燃气电站h在电网中各个电站中的序号，为中的第hps个元素取值区间的下限值，为中的第hps个元素取值区间的上限值；
(3-17)建立考虑风电机组有功功率变化的电网中非燃气电站的有功功率上限和有功功率下限约束如下：
式中，ips为非燃气电站i在电网中各个电站中的序号，为中的第ips个元素取值区间的下限值，为中的第ips个元素取值区间的上限值；
(3-18)建立考虑风电机组有功功率变化的燃气电站h的有功功率变化量与耗气量变化量之间的约束如下：
式中，为燃气电站h有功功率变化量引起的耗气量变化量，的取值区间为为取值区间的下限值，为取值区间的上限值，和计算公式如下：
(4)建立天然气网约束条件，包括以下步骤：
(4-1)建立天然气网节点的天然气流量平衡约束如下：
式中，r为天然气网中的节点编号，R为天然气网中的节点数量；s为天然气网中天然气井的编号，Gs为天然气井s的出气流量，为待求变量，为天然气网中所有与节点r相连的天然气井的出气流量之和；t为天然气网中居民用气负荷的编号，GDtres为居民用气负荷t的用气量，为已知量，由天然气网调度给定，为天然气网中所有与节点r相连的居民用气负荷的用气量；为天然气网中所有与节点r相连的燃气电站耗气量之和，为待求变量；gfur为天然气网中节点u和节点r之间管道的天然气流量，为待求变量，规定天然气由节点u流向气点r时gfur取正值，由节点r流向节点u时gfur取负值，为天然气网中所有与节点r相连的节点流入节点r的天然气流量；
(4-2)建立天然气网中节点压力的上限约束和下限约束如下：
式中，和分别表示天然气网中节点r的压力下限和上限，由天然气网调度给定；
(4-3)建立天然气网中天然气流量和压力之间的关系约束如下：
式中，ωu和ωr分别为天然气网中节点u和节点r的压力，sgn(ωu,ωr)为关于ωu、ωr的函数，当ωu＞ωr时，sgn(ωu,ωr)取1，当ωu≤ωr，sgn(ωu,ωr)取值为0；Cur为节点u和节点r之间管道的韦茅斯常数，为已知量，由天然气网调度给定，由于天然气流量和压力之间关系约束中的sgn(ωu,ωr)的取值为一个二元变量，引入整数变量满足以下关系式：
定义一个数学变量Fur，并将天然气流量和压力之间的关系约束转化为以下表达式：
式中，和分别为节点u压力下限和上限，由天然气网调度给定；
其中，将上述进一步松弛为：
(4-4)建立天然气网中压力参考节点约束如下：
ωv＝PR,v∈REFg
式中，ωv表示节点v的压力，PR为一个常数，由天然气网调度给定，REFg表示天然气网的参考节点集合，由天然气网调度给定；
(4-5)建立天然气网中天然气井出气流量的上限约束和下限约束如下：
式中，S为天然气井的数量，分别为天然气井出气流量的下限和上限，由天然气网调度给定；
(4-6)建立天然气网中管道的天然气流量的流量约束如下：
式中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏斌，郭庆来，王彬，潘昭光，尹冠雄，吴文传，张伯明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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