二阶段约束边界紧缩算法求解城市综合能源网络优化方法技术

本发明专利技术涉及综合能源网络优化运行领域，提供了二阶段约束边界紧缩算法求解城市综合能源网络优化方法，包括：建立基于能源转换设备的综合能源站模型，实现不同能源网络的耦合，其中，所述能源网络包括配电网、天然气网和交通运输网；建立交通传输网络的混合用户均衡模型，考虑所述能源网络的优化目标及运行约束，建立城市综合能源网络的数学优化模型；对该模型的非线性项进行凸松弛处理；基于改进的二阶段约束边界紧缩算法求解该问题，其中，第1阶段通过基于顺序优化的约束紧缩来改进可变边界，第2阶段采用动态约束收紧算法依次迭代求解模型。本发明专利技术能够为城市综合能源网络提供一种协调优化的方法，该方法准确全面、可靠高效。

【技术实现步骤摘要】
二阶段约束边界紧缩算法求解城市综合能源网络优化方法
本专利技术涉及综合能源网络优化运行领域，具体地涉及二阶段约束边界紧缩算法求解城市综合能源网络优化方法。
技术介绍
由于电、气等能源基础设施属于不同的能源部门，传统的配电网(powerdistributionnetwork,PDN)、天然气网(gasnetwork,PDN)规划和运行缺乏足够的协调，导致能源利用效率低下、运行成本较高。随着热电联产(combinedheatandpower,CHP)、燃气锅炉(gasboiler,GB)、电转气(powertogas,P2G)、电制冷机(electricchiller,EC)、吸收式制冷机(absorptionchiller,AC)等能源转换器的发展，可以灵活地转换和分配各种形式的能源。因此，如何利用新兴的能源转换技术实现各能源网络的协同优化运行尤为重要。目前，大多综合能源网络(multi-energynetwork,MEN)优化的研究仅计及了电力与天然气网络之间的相互联系，而没有考虑到交通运输网络的一体化及其不可避免的影响。化石燃料的过度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.二阶段约束边界紧缩算法求解城市综合能源网络优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：建立基于能源转换设备的综合能源站模型，实现不同能源网络的耦合，其中，所述能源网络包括配电网、天然气网和交通运输网；天然气网、天然气网和交通运输网通过综合能源站耦合，从而实现整个城市综合能源网络的协同运行；为实现能源转换互补，灵活地满足用户电、气、热、冷的需求，综合能源站内的能源转换设备包括分布式发电、热电联产、燃气锅炉、电转气、电制冷、吸收式制冷和电动汽车快充设施，其中分布式发电包括风力发电和光伏发电；/nS2：分别建立所述能源网络的能量流模型，考虑所述各能源网络的优化目标及运行约束，建立城市综合能源网...

【技术特征摘要】
1.二阶段约束边界紧缩算法求解城市综合能源网络优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：建立基于能源转换设备的综合能源站模型，实现不同能源网络的耦合，其中，所述能源网络包括配电网、天然气网和交通运输网；天然气网、天然气网和交通运输网通过综合能源站耦合，从而实现整个城市综合能源网络的协同运行；为实现能源转换互补，灵活地满足用户电、气、热、冷的需求，综合能源站内的能源转换设备包括分布式发电、热电联产、燃气锅炉、电转气、电制冷、吸收式制冷和电动汽车快充设施，其中分布式发电包括风力发电和光伏发电；
S2：分别建立所述能源网络的能量流模型，考虑所述各能源网络的优化目标及运行约束，建立城市综合能源网络的数学优化模型；
S3：对所述城市综合能源网络的数学优化模型的非线性项进行凸松弛处理，其中，凸松弛处理方法主要包括：二阶锥松弛、McCormick包络和分段线性逼近；
S4：基于改进的二阶段约束边界紧缩算法求解该模型，其中，第1阶段通过基于顺序优化的约束紧缩来改进可变边界，第2阶段采用动态约束收紧算法依次迭代求解模型。


2.根据权利要求1所述的城市综合能源网络的数学优化模型，其特征在于，城市综合能源网络的优化目标为：















其中，配电网运行成本包括网损成本、分布式发电削减成本、分布式发电成本、购电成本；天然气网运行成本为购气成本；交通运输网络运行成本为出行时间成本；综合能源站运行成本为能源转换设备的运行成本；ΩEL、ΩDG、ΩEG、ΩIES分别为配电网支路、DG、主网和综合能源节点的集合；Δt为时段t的持续时间，CLos为单位电网损耗费用；CCr为单位DG削减费用；CDG为单位产电费用；CG为向主网购电的单位费用；为单位购气费用；CGB、CCHP、CP2G、CEC、CAC为各设备的单位运行费用；ζ′为时间和费用之间的转换系数；xa,t和τa,t分别为路段流量和出行时间；；ΩT-I、ΩT-II分别为充电路段和一般路段的集合；为支路ij上的电流平方；Rij为支路ij的电阻；为DG的削减有功；为主网节点注入功率；为气源供给的气流；为气网输入GB、CHP的气流；分别为电网输入P2G和EC的有功功率；为输入AC的热功率。


3.根据权利要求1所述的城市综合能源网络的数学优化模型，其特征在于，所考虑的配电网约束计及了有功和无功功率平衡约束、支路首末端电压约束、支路潮流约束、线路电流和节点电压的大小约束、主网输入功率范围约束以及DG的有功削减与无功输出约束，即：






























式中：t表示时段；ΩEB表示配电网节点集合；ΩEL表示配网支路集合JK{j}；ΩEG为主网节点集合；ΩDG为DG节点集合；JK{j}表示首节点为j的支路集合；IJ{j}表示末节点为j的支路集合；ΞEG{j}表示与配网节点j连接的主网节点集合；ΞIES{j}表示与配网节点j耦合的综合能源站集合；为支路ij上的电流平方，为电流幅值上限；为电压平方，U为电压幅值上下限；Rij和Xij为支路阻抗；Pij,t和Qij,t为支路ij上的有功和无功功率；和为节点负荷；和为主网节点g的注入功率，分别为其上限；为综合能源站节点注入功率；和为DG注入功率(削减后)；为DG原始功率(削减前)；αlim为DG的功率因数限值；β为DG的最大允许削减系数。


4.根据权利要求1所述的城市综合能源网络的数学优化模型，其特征在于，所考虑的气网约束计及了节点气流平衡约束、气源的供给能力约束、气压和气流大小约束、Weymouth气流静态模型约束以及加压装置模型约束，即：





















式中：sgn(·)为符号函数，括号内为正则值为1，为负则值为-1；ΩGN、ΩGS、ΩGP和ΩGC分别表示天然气网节点、气源、管道和加压装置的集合；JK{j}表示首节点为j的管道集合；IJ{j}表示末节点为j的管道集合；ΞGS{j}表示与气网节点j连接的气源集合；ΞIES{j}表示与气网节点j耦合的综合能源站集合；ρij,t为管道ij上的气流，和Gij,t为其上下限；为气源供给的气流，为其上下限；为节点负荷；为综合能源站节点注入的气流，具体计算式请参考式(36)；为气压平方，πj为气压上下限；表示流经加压装置中的气流；分别表示加压装置首、末端的气压；为加压装置的最大、最小升压系数。


5.根据权利要求1所述的城市综合能源网络的数学优化模型，其特征在于，所考虑的交通网模型中，充电路段通过快充设施与综合能源站耦合；通过考虑电动汽车和非电动汽车各自的均衡配流原则，提出了一种混合用户均衡模型，混合用户均衡模型可根据电动汽车用户和非电动汽车用户的充电和出行需求，为各用户求得最佳行驶路线，如果电动汽车用户需要充电，其行驶路线将包括充电路段，而其他不需要充电的车辆则使用不包括充电路段的路线，对于任意出行需求，流量非0的路线行驶时间相同且不大于流量为0的路线行驶时间，逻辑表达式如下：






式中：(r,s)表示O-D对，为起点r和终点s之间的包含充电路段的路径集合，表示其中的k路径的配流，为充电车辆使用k路径的出行时间成本，为r和s之间充电车辆的最小出行时间成本；类似地，为r和s之间的一般路径集合；表示其中的k路径的配流，为非充电车辆使用k路径的出行时间成本，为r和s之间非充电车辆的最小出行时间成本。


6.根据权利要求1所述的城市综合能源网络的数学优化模型，其特征在于，所考虑的交通网约束计及了路段与路径流量之间的约束、路径流量的非负性和守恒、路径时间和路段时间之间的关系、路径出行时间与费用之间的换算、混合用户均衡配流约束、路段时间函数，即：

































式中：ΩT-I、Ω...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢仕炜，王珏莹，
申请(专利权)人：谢仕炜，
类型：发明
国别省市：福建;35