区域综合能源系统灵活性提升规划方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种区域综合能源系统灵活性提升规划方法及系统，包括：建立确定性规划模型，将模型求解得到的规划方案，输入下层灵活性运行检验模型；根据灵活性运行检验模型，考虑不确定性影响，寻找规划方案下的运行最恶劣场景；判断规划方案是否满足最恶劣场景下的灵活性需求，若安全约束通过概率满足要求，则直接输出规划方案；若不满足要求，则改变上层规划方案，直至找到满足灵活性需求的方案。本发明专利技术的规划方法充分考虑了RIES中的不确定性，考虑了源、荷、设备三方面的不确定性，通过灵活性提升规划结果有效应对三类不确定波动。性提升规划结果有效应对三类不确定波动。性提升规划结果有效应对三类不确定波动。

【技术实现步骤摘要】
区域综合能源系统灵活性提升规划方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统配电网规划与运行领域，具体地，涉及一种区域综合能源系统灵活性提升规划方法及系统，尤其是一种考虑不确定性的区域综合能源系统灵活性提升规划方法及系统。

技术介绍

[0002]天然气是一种清洁高效的能源，已经成为最主要的化石燃料资源之一。根据国际天然气联盟的预测，到2030年，由于全球对促进低碳政策的兴趣，天然气在世界一次能源总消费中所占的比例将上升到28％。以这样的增长速度，可以预见到2050年，天然气将取代石油成为世界上最大的能源。随着天然气发电、热电联产等清洁能源发电的不断发展，电力系统、天然气系统、供热系统耦合的不断加深，形成了以电力系统为核心的区域综合能源系统(Regional integrated energy system，RIES)，促进了多能互补共济、梯级利用，有助于提高能源利用效率，实现能源可持续发展。
[0003]间歇性新能源占比的增加导致对系统灵活性的需求不断增长。一方面，诸如风能和太阳能之类的新能源由于其固有的间歇性和有限的可控制性而给系统带来了大量的可变性和不确定性。另一方面，一些新能源代替可控的传统发电机组，例如核能，天然气和抽水蓄能电站，减少了系统的转动惯量和高度可靠的调节功率。系统缺乏灵活性会导致负荷削减、弃风弃光、现货市场出现负价格等。同时，RIES中的多能耦合会使能源类型与能源负荷需求趋于多样化，多能负荷的不确定性变得更加复杂，RIES将面对更多层次不确定性的挑战。因此，增强RIES调节多能供应、需求、能流并使其运行在安全运行区域的能力变得非常重要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种区域综合能源系统灵活性提升规划方法及系统。
[0005]根据本专利技术提供的一种区域综合能源系统灵活性提升规划方法，包括：
[0006]‑
建立确定性规划模型，将模型求解得到的规划方案，输入下层灵活性运行检验模型；
[0007]‑
根据灵活性运行检验模型，考虑不确定性影响，寻找规划方案下的运行最恶劣场景；
[0008]‑
判断规划方案是否满足最恶劣场景下的灵活性需求，若安全约束通过概率满足要求，则直接输出规划方案；若不满足要求，则改变上层规划方案，直至找到满足最恶劣场景下灵活性需求且在非恶劣场景下经济性最优的方案。
[0009]优选的，所述确定性规划模型以经济性最优为目标：
[0010][0011]其中，W
I
为RIES规划投资成本的等年值；W
op
为RIES每年的运行成本；
均为是否扩建的决策变量，ij是电网节点编号，mn是天然气管道节点编号，E代表电网，N代表天然气，若取值为1则扩建，若取值为0则不扩建；为是否配置分布式电源的决策变量，若取值为1则配置，若取值为0则不配置。
[0012]优选的，所述确定性规划模型包括：电网运行约束条件、天然气网约束条件和设备运行约束条件。
[0013]优选的，所述灵活性运行检验模型检验规划方案在最恶劣场景下RIES是否处在安全稳定运行区域，最恶劣场景为RIES安全约束最容易越限的场景，安全检验模型以最大化安全约束偏移量为目标函数：
[0014][0015]优选的，所述灵活性需求为RIES安全约束通过概率达到1
‑
α,
[0016][0017][0018][0019]其中，P∈W为能源侧、负荷侧不确定变量的概率分布，α为置信度。
[0020]根据本专利技术提供的一种区域综合能源系统灵活性提升规划系统，包括以下模块
[0021]模块M1：建立确定性规划模型，将模型求解得到的规划方案，输入下层灵活性运行检验模型；
[0022]模块M2：根据灵活性运行检验模型，考虑不确定性影响，寻找规划方案下的运行最恶劣场景；
[0023]模块M3：判断规划方案是否满足最恶劣场景下的灵活性需求，若安全约束通过概率满足要求，则直接输出规划方案；若不满足要求，则改变上层规划方案，直至找到满足最恶劣场景下灵活性需求且在非恶劣场景下经济性最优的方案。
[0024]优选的，所述确定性规划模型以经济性最优为目标：
[0025][0026]其中，W
I
为RIES规划投资成本的等年值；W
op
为RIES每年的运行成本；均为是否扩建的决策变量，ij是电网节点编号，mn是天然气管道节点编号，E代表电网，N代表天然气，若取值为1则扩建，若取值为0则不扩建；为是否配置分布式电源的决策变量，若取值为1则配置，若取值为0则不配置。
[0027]优选的，所述确定性规划模型包括：电网运行约束条件、天然气网约束条件和设备运行约束条件。
[0028]优选的，所述灵活性运行检验模型检验规划方案在最恶劣场景下RIES是否处在安全稳定运行区域，最恶劣场景为RIES安全约束最容易越限的场景，安全检验模型以最大化安全约束偏移量为目标函数：
[0029][0030]优选的，所述灵活性需求为RIES安全约束通过概率达到1
‑
α,
[0031][0032][0033][0034]其中，P∈W为能源侧、负荷侧不确定变量的概率分布，α为置信度。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0036]1、本专利技术的规划方法充分考虑了RIES中的不确定性，考虑了源、荷、设备三方面的不确定性，通过灵活性提升规划结果有效应对三类不确定波动。
[0037]2、本专利技术方法在规划过程中考虑了运行阶段，对运行阶段的安全约束进行松弛，通过暂时越限的方式有效地减缓了扩建投资。
[0038]3、本专利技术方法所用的双层规划模型经数学处理后为混合整数线性优化模型，采用C&CG算法进行求解，不会陷入局部最优问题。
附图说明
[0039]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0040]图1为考虑不确定性的区域综合能源系统灵活性提升规划方法流程图；
[0041]图2为考虑不确定性的区域综合能源系统灵活性提升规划模型示意图；
[0042]图3为IEEE33节点配电网和11节点配气网组成的RIES示意图；
[0043]图4为初始的电负荷出力曲线示意图；
[0044]图5为初始的气负荷出力曲线示意图；
[0045]图6为分布式电源出力曲线示意图。
具体实施方式
[0046]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0047]本专利技术公开一种考虑不确定性的区域综合能源系统灵活性提升规划方法，参照图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种区域综合能源系统灵活性提升规划方法，其特征在于，包括：
‑
建立确定性规划模型，将模型求解得到的规划方案，输入下层灵活性运行检验模型；
‑
根据灵活性运行检验模型，考虑不确定性影响，寻找规划方案下的运行最恶劣场景；
‑
判断规划方案是否满足最恶劣场景下的灵活性需求，若安全约束通过概率满足要求，则直接输出规划方案；若不满足要求，则改变上层规划方案，直至找到满足最恶劣场景下灵活性需求且在非恶劣场景下经济性最优的方案。2.根据权利要求1所述的区域综合能源系统灵活性提升规划方法，其特征在于：所述确定性规划模型以经济性最优为目标：其中，W
I
为RIES规划投资成本的等年值；W
op
为RIES每年的运行成本；为RIES每年的运行成本；均为是否扩建的决策变量，ij是电网节点编号，mn是天然气管道节点编号，E代表电网，N代表天然气，若取值为1则扩建，若取值为0则不扩建；为是否配置分布式电源的决策变量，若取值为1则配置，若取值为0则不配置。3.根据权利要求2所述的区域综合能源系统灵活性提升规划方法，其特征在于：所述确定性规划模型包括：电网运行约束条件、天然气网约束条件和设备运行约束条件。4.根据权利要求1所述的区域综合能源系统灵活性提升规划方法，其特征在于：所述灵活性运行检验模型检验规划方案在最恶劣场景下RIES是否处在安全稳定运行区域，最恶劣场景为RIES安全约束最容易越限的场景，安全检验模型以最大化安全约束偏移量为目标函数：5.根据权利要求4所述的区域综合能源系统灵活性提升规划方法，其特征在于：所述灵活性需求为RIES安全约束通过概率达到1
‑
α,α,α,其中，P∈W为能源侧、负荷侧不确定变量的概率分布，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁丹，郭雨涵，杨鹏，吴君，唐人，王承民，谢宁，王祺，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：