一种电-气综合能源系统弹性优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电

【技术实现步骤摘要】
一种电
‑
气综合能源系统弹性优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及电
‑
气综合能源系统优化
，尤其涉及一种电
‑
气综合能源系统弹性优化方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，能源互联网理念的不断推广使得综合能源系统相关的理论研究快速发展并得到了广泛应用。多能协同下的综合能源系统能够充分发挥异质能源耦合特性，实现能效的显著提高。与此同时，伴随着信息技术的发展进步，各类量测与通信技术的应用为能源系统提供了全面有效的数据采集与处理分析能力，使得传统能源系统中网络信息层与能源物理层结合的而更加紧密，逐渐形成了具有典型特征的信息物理耦合系统。
[0003]在信息耦合的综合能源系统中，信息层与物理层在功能与拓扑结构上关联密切并且相互影响。信息物理系统中任一系统中发生的变化均会带来连锁反应从而映射到另一个系统之中。相比较物理层而言，信息层的恶意攻击往往更加隐蔽且灵活性强。因此对信息层的恶意攻击进行分析，并构建完整的从信息攻击到应对攻击的弹性优化模型具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术缺少应对恶意攻击的方法的问题，本专利技术提供了一种电
‑
气综合能源系统弹性优化方法及系统，建立了一种从攻击到重构到经济性优化的多层优化框架，提高了电力
‑
天然气综合能源系统在信息层恶意攻击下的弹性。
[0005]以下是本专利技术的技术方案。
[0006]一种电
‑
气综合能源系统弹性优化方法，包括以下步骤：S01：构建电
‑
气综合能源系统的物理模型；S02：根据电
‑
气综合能源系统的物理模型建立max
‑
min双层信息攻击模型，并求解最恶劣场景；S03：在最恶劣场景下进行配电网络拓扑的重构；S04：采用变步长交替方向乘子法进行电
‑
气综合能源系统解耦的分布式经济性优化。
[0007]作为优选，所述电
‑
气综合能源系统的物理模型包括配电网潮流模型、天然气动态潮流模型及若干设备运行模型。
[0008]作为优选，所述配电网潮流模型，通过Dist
‑
Flow模型描述，包括：Flow模型描述，包括：Flow模型描述，包括：
式中，P
ik
、Q
ik
为线路ik有功功率与无功功率，P
km
、Q
km
为线路km有功功率与无功功率，r
ik
、x
ik
为线路ik的电阻与电抗，P
k
、Q
k
为节点k的注入有功功率和无功功率，v
i
为节点i电压，v
k
为节点k电压。
[0009]作为优选，所述天然气动态潮流模型由通过Wendroff差分方程进行线性化的纳维叶
‑
斯托克斯动量方程、物质平衡方程及气体状态方程进行描述，包括：斯托克斯动量方程、物质平衡方程及气体状态方程进行描述，包括：p＝c2ρ；式中，S
ij
、L
ij
、d
ij
分别为管道ij的截面积、长度、直径，M
i,t
为t时刻观测节点i处的质量流量，π
i,t
为t时刻观测节点i处的压强，为管道ij的气体平均流速，Δt为时间步长，ρ
i,t
为t时刻观测节点i处的气体密度，ρ表示水平面气体密度；p表示气体压力；ξ表示摩擦系数；c为音速。
[0010]作为优选，所述设备运行模型包括蓄电池储能模型以及燃气轮机与电转气的运行模型，所述蓄电池储能模型包括：E(t)＝E(t
‑
Δt)
‑
P
dis
(t)Δt/η
bess.dis
+P
ch
(t)Δtη
bess.ch
；E
min
≤E(t)≤E
max
；0≤P
dis
(t)≤P
dis.max
；0≤P
ch
(t)≤P
ch.max
；式中，E(t)为t时刻蓄电池内存储的电能，P
dis
(t)、P
ch
(t)为t时刻的放电与充电功率。η
bess.dis
、η
bess.ch
分别为充电效率与放电效率。E
min
、E
max
为蓄电池最小电能和最大电能；P
dis.max
、P
ch.max
为蓄电池最大充放电功率；所述燃气轮机与电转气的运行模型通过其运行效率转化方程及功率约束进行描述：P
gt
＝ψ
gt
M
gt
；P
gt.min
≤P
gt
≤P
gt.max
；式中，P
gt
为燃气轮机输出功率，ψ
gt
为燃气轮机的转化效率，M
gt
为燃气轮机消耗的天然气质量流量；P
gt.min
、P
gt.max
分别为燃气轮的有功功率输出下限与上限；M
P2G
＝ψ
P2G
P
P2G
；M
P2G.min
≤M
P2G
≤M
P2G.max
；式中，M
P2G
为电转气设备的输出天然气质量流量，ψ
P2G
为电转气的转化效率，P
P2G
为电转气的消耗功率。M
P2G.min
、M
P2G.max
分别为电转气输出天然气流量的上下限。
[0011]作为优选，所述max
‑
min双层信息攻击模型中，信息层的攻击需要满足如下的攻击资源约束：∑c
g
+∑c
l
+∑c
r
≤C
m
；
其中c
g
、c
l
、c
r
分别为燃气轮机、配电线路断路器以及可再生能源设备的控制节点信息解密修改成本，C
m
为可用的信息攻击资源上限；所述max
‑
min双层信息攻击模型包括：其中y1为数学模型中的非负变量，包括了切负荷功率、蓄电池充放电功率、燃气轮机及电转气的出力等；y2为无约束变量，主要包括了线路传输功率、节点电压、管道密度、压强及气体质量流量等。C、D1、D2为对应不等式约束中不确定性集与自变量的参数矩阵，E1、E2为对应等式约束中不确定性集与自变量的参数矩阵，f、g为不等式约束与等式约束对应的常数矩阵；所述求解最恶劣场景包括：通过对偶原理对min问本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电
‑
气综合能源系统弹性优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：构建电
‑
气综合能源系统的物理模型；S02：根据电
‑
气综合能源系统的物理模型建立max
‑
min双层信息攻击模型，并求解最恶劣场景；S03：在最恶劣场景下进行配电网络拓扑的重构；S04：采用变步长交替方向乘子法进行电
‑
气综合能源系统解耦的分布式经济性优化。2.根据权利要求1所述的一种电
‑
气综合能源系统弹性优化方法，其特征在于，所述电
‑
气综合能源系统的物理模型包括配电网潮流模型、天然气动态潮流模型及若干设备运行模型。3.根据权利要求2所述的一种电
‑
气综合能源系统弹性优化方法，其特征在于，所述配电网潮流模型，通过Dist
‑
Flow模型描述，包括：Flow模型描述，包括：Flow模型描述，包括：式中，P
ik
、Q
ik
为线路ik有功功率与无功功率，P
km
、Q
km
为线路km有功功率与无功功率，r
ik
、x
ik
为线路ik的电阻与电抗，P
k
、Q
k
为节点k的注入有功功率和无功功率，v
i
为节点i电压，v
k
为节点k电压。4.根据权利要求2所述的一种电
‑
气综合能源系统弹性优化方法，其特征在于，所述天然气动态潮流模型由通过Wendroff差分方程进行线性化的纳维叶
‑
斯托克斯动量方程、物质平衡方程及气体状态方程进行描述，包括：质平衡方程及气体状态方程进行描述，包括：p＝c2ρ；式中，S
ij
、L
ij
、d
ij
分别为管道ij的截面积、长度、直径，M
i,t
为t时刻观测节点i处的质量流量，π
i,t
为t时刻观测节点i处的压强，为管道ij的气体平均流速，Δt为时间步长，ρ
i,t
为t时刻观测节点i处的气体密度，ρ表示水平面气体密度；p表示气体压力；ξ表示摩擦系数；c为音速。5.根据权利要求2所述的一种电
‑
气综合能源系统弹性优化方法，其特征在于，所述设备运行模型包括蓄电池储能模型以及燃气轮机与电转气的运行模型，所述蓄电池储能模型包括：
max:(f
‑
CU)
T
z1+gz2其中z1为非正的对偶变量，z2为无约束对偶变量；对偶之后的max问题中，目标函数中含有变量积形式的非线性变量，通过引入辅助变量的方法采用大M法对该项...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈哲，林厚飞，林高翔，金建新，廖鸿图，林启待，施亦治，林达，姜衍，张扬，洪彬峰，杨忠伟，
申请(专利权)人：平阳县昌泰电力实业有限公司国网浙江省电力有限公司电力科学研究院国网浙江省电力有限公司温州供电公司温州图盛控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：