配电网-天然气联合系统双层多时间尺度运行优化方法技术方案

本发明专利技术公开了配电网

【技术实现步骤摘要】
配电网
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天然气联合系统双层多时间尺度运行优化方法


[0001]本专利技术涉及配电网
‑
天然气联合系统运行优化
，尤其涉及配电网
‑
天然气联合系 统双层多时间尺度运行优化方法。

技术介绍

[0002]近年来，全球能源危机和环境问题日益凸出，以风力发电、太阳能发电为代表的可再生 能源的快速发展。然而，由于可再生能源的随机出力特性和电网容纳能力之间存在不匹配， 我国弃风弃光等问题日益严重。配电网与天然气网相互耦合、相互联合系统可以有效提高可 再生能源利用率、减少碳排放以及实现能源系统之间的协同作用，以提高能源效率。因此， 有必要研究计及风电接入的配电网
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天然气网系统优化调度方法。
[0003]传统的配电网
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天然气网系统优化调度策略主要关注低碳环保性和经济性方面,通常忽略 联合系统内风电机组的随机性和不确定性。但随着新能源并网比例的不断增加，传统优化调 度方法所得运行方案难以有效应对风电的大规模接入。现有针对风电接入配电网<br/>‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电网
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天然气联合系统双层多时间尺度运行优化方法，其特征在于，包括以下步骤：从历史数据中获取配电网
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天然气联合系统在多个风电场景中的风电出力数据；分别对所述多个风电场景的风电出力数据进行降维处理，得到多个风电场景的关键特征数据；基于所述多个风电场景的关键特征数据，对所述多个风电场景进行分层聚类，得到配电网
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天然气联合系统的聚类场景类别；基于配电网
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天然气联合系统的聚类场景类别，构建配电网
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天然气联合系统的双层多时间尺度随机运行优化模型，所述双层多时间尺度随机运行优化模型以配电网
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天然气联合系统的运行策略为变量，以所述配电网
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天然气联合系统的整体成本最低为优化目标；求解所述双层多时间尺度随机运行优化模型，得到所述配电网
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天然气联合系统的最优运行策略。2.根据权利要求1所述的配电网
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天然气联合系统双层多时间尺度运行优化方法，其特征在于，所述配电网
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天然气联合系统的双层多时间尺度随机运行优化模型包括上层优化模型和下层优化模型，所述上层优化模型采用中长期时间尺度，优化目标为最小化配电网
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天然气网的运行成本，所述下层优化模型为包括日前、日内两阶段的随机经济调度模型，所述随机经济调度模型在日前阶段采用日前时间尺度，通过优化配电网中火电机组和燃气机组的日前出力以及天然气网中天然气生产机组的产气变量以应对日前风电不确定性，同时使得配电网系统发电成本和天然气网系统产气成本最小；日内实时阶段则采用实时时间尺度，在给定配电网和天然气网各个时段各机组日前出力的前提下，通过优化配电网中火电机组、燃气机组和天然气生产机组的实时调度变量以应对日内实时风电不确定性，同时使得联合系统实时再调度成本最小。3.根据权利要求2所述的配电网
‑
天然气联合系统双层多时间尺度运行优化方法，其特征在于，所述上层优化模型为：式中，T为调度时段集合，采用中长期时间尺度；I、K分别为火电机组和天然气生产机组集合；Ω为聚类场景集合；C
i
、C
k
分别为火电机组i和天然气生产机组k的运行成本系数；p
i,t
为火电机组i在t时段的发电出力；g
k,t
为天然气生产机组k在t时段的产气功率；ε
s
为风电场景s发生的概率；分别为火电机组i的向上、向下调整功率成本系数；分别为火电机组i的向上、向下调整功率成本系数；分别为火电机组i在风电场景s下t时段的向上、向下调整功率；分别为天然气生产机组k的向上、向下调整产气功率成本系数；分别为天然气生产机组k在风电场景s下t时段的向上、向下调整产气功率；C
1s,E
、C
1s,G
、C
wpc
分别为切电负荷成本系数、切气负荷成本系数和弃风成本系数；分别为在s场景下t时段切电负荷功率、切气负荷功率和弃风功率。
4.根据权利要求3所述的配电网
‑
天然气联合系统双层多时间尺度运行优化方法，其特征在于，所述的上层优化模型的约束包括：天然气电厂的气电价格可变约束、收益平衡约束、燃气机组日前发电成本系数约束以及燃气机组功率调整成本系数约束；其中，天然气电厂的气电价格可变约束为：式中，为天然气t时段的可变价格变量；C
Amin
、C
Amax
分别为天然气可变价格的最大和最小值；收益平衡约束为：式中，G为燃气机组集合；φ
g
为燃气机组g的功率换算系数；p
g,t
为燃气机组g在日前调度t时段的发电功率；燃气机组日前发电成本系数约束为：式中，C
g,t
为燃气机组g在t时段的发电成本系数；为t时段天然气网日前阶段功率平衡约束的拉格朗日变量；燃气机组功率调整成本系数约束为：燃气机组功率调整成本系数约束为：式中，为s风电场景下t时段天然气网实时阶段功率平衡约束的拉格朗日变量。5.根据权利要求4所述的配电网
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天然气联合系统双层多时间尺度运行优化方法，其特征在于，所述下层优化模型为：式中，T为调度时段集合，采用日前和实时两个时间尺度；I、K分别为火电机组和天然气生产机组集合；Ω为聚类场景集合；C
i
、C
k
分别为火电机组i和天然气生产机组k的运行成本系数；p
i,t
为火电机组i在t时段的发电出力；g
k,t
为天然气生产机组k在t时段的产气功率；ε
s
为风电场景s发生的概率；分别为火电机组i的向上、向下调整功率成本系数；
分别为火电机组i在风电场景s下t时段的向上、向下调整功率；分别为天然气生产机组k的向上、向下调整产气功率成本系数；分别为天然气生产机组k在风电场景s下t时段的向上、向下调整产气功率；C
1s,E
、C
1s,G
、C
wpc
分别为切电负荷成本系数、切气负荷成本系数和弃风成本系数；分别为在s场景下t时段切电负荷功率、切气负荷功率和弃风功率。6.根据权利要求5所述的配电网
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天然气联合系统双层多时间尺度运行优化方法，其特征在于，所述的下层优化模型的约束包括：可调度电力机组的出力、风电机组的出力、配电网日前阶段功率平衡、天然气网管道容量、天然气网管道合同可传输、天然气产气机组容量、天然气网日前阶段功率平衡、可调度机组的功率调节范围、弃风、配电网切电负荷、配电网实时功率平衡、天然气网管道实时容量、天然气网管道合同实时可传输、天然气生产机组的功率调节范围、天然气网切气负荷以及天然气网实时产气耗气平衡约束；其中，可调度电力机组的出力约束为：式中，p
u,t
为可调度电力机组u在t时段的出力；P
umax
为可调度电力机组u的出力上限值；其中，风电机组的出力约束为：式中，p
w,t
为风电机组w在日前调度t时段的发电功率；为风电机组w在日前调度t时段的预测出力功率；其中，配电网日前阶段功率平衡约束为：式中，为配电网负荷在t时段的用电需求；其中，天然气网管道容量约束为：式中，A
l
(g)表示与天然气管道l相连的燃气机组g集合；为天然气管道l在t时段的最大可传输容量上限；其中，天然气网管道合同可传输约束为：式中，F
lA
为天然气管道l的每日合同可传输容量上限；天然气产气机组容量约束：
式中，为天然气产气机组k的最大产气功率；天然气网日前阶段功率平衡约束：式中，为天然气网用气负荷在t时段的用气需求；其中，可调度机组的功率调节范围约束：其中，可调度机组的功率调节范围约束：其中，可调度机组的功率调节范围约束：其中，可调度机组的功率调节范围约束：式中，分别为可调度电力机组u在t时段的上调、下调功率最大值；...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐海国，周可慧，张帝，康童，朱吉然，周恒逸，赵邈，任磊，游金梁，邓威，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：