考虑网络重构和需求响应的气电综合能源配网鲁棒优化方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑网络重构和需求响应的气电综合能源配网鲁棒优化方法，将配电网重构的概念映射到配气网的运行中，结合辐射状运行和开关最大动作次数的约束，建立适用于网络重构的气电综合能源配网系统潮流模型；然后考虑需求响应过程的持续时间约束，构建激励型气电联合需求响应模型；以最小化气电综合能源配网系统总运行成本为目标，建立气电综合能源配网系统日前确定性优化运行模型；对模型的非线性潮流方程约束进行松弛处理，将其转化为混合整数二阶锥规划模型；并建立气电综合能源系统鲁棒优化运行模型，最终能够应对系统不确定性的鲁棒调度方案。本发明专利技术有效降低了系统运行成本，同时确保调度方案可以应对系统运行中可能出现的不确定性。能出现的不确定性。能出现的不确定性。

【技术实现步骤摘要】
考虑网络重构和需求响应的气电综合能源配网鲁棒优化方法


[0001]本专利技术属于综合能源系统优化运行
，特别涉及一种考虑网络重构和需求响应的气电综合能源配网鲁棒优化方法。

技术介绍

[0002]能源领域碳排放总量大，是实现碳减排目标的关键，其中电力系统碳减排是能源行业碳减排的重要组成部分。可再生能源正在逐步代替传统化石燃料，成为主要的一次能源，提高其在能源系统的占比已成为国内外解决能源危机和促进节能减排的重要方法，同时也是未来能源领域的重要发展方向。能源可持续发展以及能源系统的低碳转型的压力不断加大，促使很多国家打破不同类型的能源系统单独规划、独立运行的既有模式，开展多种能源综合利用的研究和实现。为解决可再生清洁能源的接入和传统能源综合能效较低等问题，以互联、低碳、多源高效利用和协同运行等为特征的综合能源系统应运而生。
[0003]气电综合能源配网系统处于能量传输末端，作为综合能源系统最为典型的存在形式，是未来城市能源网络的重点发展方向，对提高能效、提升新能源消纳以和促进节能减排具有重要意义。传统配电网和配气网的能流管理和经济调度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑网络重构和需求响应的气电综合能源配网鲁棒优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将配电网重构的概念映射到配气网中，利用管道阀门实现配气网管道的开断，综合考虑配电网和配气网的网络重构，进而建立适用于网络重构的配电网、配气网模型，其包括经过大M法处理后的电力交流DistFlow潮流模型和天然气潮流模型；步骤2：由于配网辐射状运行特性，结合线路开关、管道阀门的最大动作次数约束，建立基于生成树约束的气电综合能源配网辐射状运行模型；步骤3：建立燃气机组、电转气耦合设备以及压缩机、储气设备的运行模型；步骤4：基于阶梯状分段补偿曲线分别对可中断和可转移电、气负荷需求响应进行建模，并考虑进行需求响应的持续时间约束，引入激励型气电联合需求响应；步骤5：构建以最小化系统总运行成本为目标函数，考虑配电网、配气网各种运行约束条件的气电综合能源配网系统确定性优化运行模型；步骤6：利用二阶锥松弛方法和增强二阶锥松弛的方法分别对非线性配电网、配气网潮流方程约束进行处理，将非线性的气电综合能源配网系统优化调度模型转化为混合整数二阶锥规划问题进行求解；步骤7：针对新能源出力与气、电负荷在系统运行中的不确定性，建立气电综合能源系统鲁棒优化模型，利用列与约束生成算法将其转换为主
‑
子问题框架进行求解；步骤8：输入气电综合能源配网系统结构数据、设备参数、运行参数等相关数据，采用商业求解器Gurobi对配网系统鲁棒优化运行模型进行求解，得出考虑网络重构和需求响应的配网系统鲁棒优化调度方案。2.根据权利要求1所述的考虑网络重构和需求响应的气电综合能源配网鲁棒优化方法，其特征在于，步骤1所述适用于网络重构的配电网、配气网模型具体如下：(1)配电网DistFlow交流潮流模型：ow交流潮流模型：ow交流潮流模型：ow交流潮流模型：ow交流潮流模型：ow交流潮流模型：
‑
(1
‑
α
ij,t
)
·
M≤V
ij,t
≤(1
‑
α
ij,t
)
·
MM式中：Υ(j)为配电网中以j为首端节点的支路末端节点集合；N(j)为连接在节点j的设备集合；α
ij,t
为配电线路ij的开断状态；R
ij
、X
ij
分别为配电线路ij段的电阻、电抗值；I
ij,t
为t时刻配电线路ij的电流；V
it
和V
jt
分别为节点i和节点j的电压大小；V
ij,t
为松弛变量；P
st
、
Q
st
分别为t时刻第s台发电机组的有功功率和无功功率；P
at
为t时刻第a台电转气设备的耗电功率；为t时刻上级电网向配电网输送的有功功率；为t时刻上级电网向配电网输送的无功功率；P
wt
为t时刻第w台风电场的发电量；P
ij,t
指配电网t时刻配电线路ij的有功功率；Q
ij,t
指配电网t时刻配电线路ij的无功功率；P
dt
为t时刻有功负荷d的实际值；为t时刻负荷d的失负荷值；χ
dt
为t时刻电负荷的功率因数；为t时刻配电线路ij段所允许通过的最大电流值；V
imin
、V
imax
为节点i的所允许的电压最低和最高值；为节点i的所允许的电压最低和最高值；为配电线路ij所允许通过的有功和无功功率最大值；P
jk,t
、Q
jk,t
分别为配电网t时刻配电线路jk的有功功率和无功功率；Q
dt
为t时刻无功负荷d的实际值M为一个足够大的整数；配气网潮流模型：配气网潮流模型：
‑
(1
‑
α
mn,t
)
·
M≤π
mn,t
≤(1
‑
α
mn,t
)
·
MM式中：G
st
、G
at
分别为t时刻第s台燃气机组和第a台电转气设备的耗气量及产气量；G
ct
为t时刻进入第c台压缩机的天然气潮流；为第c台压缩机的天然气消耗系数；分别为流入和流出到第r台储气设备的天然气量；为t时刻向上级气网购买的天然气；α
mn,t
为配气管道mn的开断状态；；和分别为天然气网络节点n最小和最大的气压限制；G
mn,t
为t时刻天然气管道mn所传输的潮流；G
gt
为t时刻负荷g的实际值；为t时刻负荷g的失负荷值；π
mt
和π
nt
分别为天然气节点m和n的气压；K
mn
为天然气管道的Weymouth特性参数；为配气管道mn所允许通过的天然气潮流最大值；G
no,t
为t时刻天然气管道no所传输的潮流；Υ(n)为以n为首端节点的支路末端节点集合；G(n)为连接在天然气节点n上的设备集合；Ω(c)为压缩机设备集合。3.根据权利要求2所述的考虑网络重构和需求响应的气电综合能源配网鲁棒优化方法，其特征在于，步骤2所述气电综合能源配网辐射状运行模型具体如下：(1)配电网辐射状运行：∑
Ω(i,j)
α
ij,t
＝N
j
‑
1β
ij,t
+β
ji,t
＝α
ij
,
t
0≤α
ij,t
≤1β
ib,t
＝0,i∈N(b)式中：N
j
为配电网的总节点数；b为配电网的根节点；β
ij,t
、β
ji,t
为辅助变量；Ω(i,j)为配电线路(i,j)的集合；δ(j)为以j为末端节点的支路首端节点集合；N(b)为连接到配电网
根节点b上的设备集合；(2)配气网辐射状运行：∑
Ω(m,n)
α
mn,t
＝N
n
‑
1β
mn,t
+β
nm,t
＝α
mn,t
0≤α
mn,t
≤1β
mb,t
＝0,m∈G(b)式中：N
n
为配气网的总节点数；G(b)为连接到配气网的根节点b上的设备集合；β
mn,t
、β
nm,t
为辅助变量；Ω(m,n)为配气管道(m,n)的集合；δ(n)为以n为末端节点的支路首端节点集合；(3)配电网开关的最大动作次数：γ
ij,t
≥α
ij,t
‑
α
ij,t
‑1γ
ij,t
≥α
ij,t
‑1‑
α
ij,t
式中：n
l
为配电网的配电线路总数；n
s
为线路开关进行动作的总次数；Ω(i,j)为配电线路(i,j)的集合；为线路开关所允许进行动作的最大值；γ
ij,t
为辅助变量；(4)配气网阀门的最大动作次数：γ
mn,t
≥α
mn,t
‑
α
mn,t
‑1γ
mn,t
≥α
mn,t
‑1‑
α
mn,t
式中：n
p
为配气网的配气管道总数；n
v
为管道阀门进行动作的总次数；Ω(m,n)为配气管道(m,n)的集合；为管道阀门所允许进行动作的最大值；γ
mn,t
为辅助变量。4.根据权利要求3所述的考虑网络重构和需求响应的气电综合能源配网鲁棒优化方法，其特征在于，步骤3所述耦合设备和压缩机、储气设备运行模型具体如下：(1)燃气机组运行模型：(1)燃气机组运行模型：(1)燃气机组运行模型：(1)燃气机组运行模型：(1)燃气机组运行模型：
SU
st
≥su
s
·
(I
st
‑
I
s(t
‑
1)
),SU
st
≥0SD
st
≥sd
s
·
(I
s(t
‑
1)
‑
I
st
),SD
st
≥0≥0式中：GU为燃气机组的集合；I
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘天琪，张琪，何川，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：