一种计及多能流约束的IES多目标动态优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种计及多能流约束的IES多目标动态优化调度方法，包括如下步骤：IES稳态MEF建模；基于Newton

【技术实现步骤摘要】
一种计及多能流约束的IES多目标动态优化调度方法


[0001]本专利技术涉及电力综合能源调度
，具体涉及一种计及多能流约束的IES多目标动态优化调度方法。

技术介绍

[0002]随着能源、环境问题日益突出，如何提高对多种类型能源的综合利用效率、降低污染物的排放已成为我国构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系所需要解决的关键问题。
[0003]作为社会能源系统的重要组成部分，传统的电力系统、热力系统和天然气系统是单独规划、单独设计和独立运行的，割裂了不同类型能源之间的耦合，很大程度上限制了能源系统运行的灵活性。综合能源系统(integrated energy system,IES)作为新一代能源系统的重要形式，涵盖了供电、供热、供气和电气化交通等能源系统，集成了多种形式的供能、能量转换和储能设备，在源、网、荷等不同环节实现了不同类型能源的耦合，具有运行方式灵活、低碳高效、可再生能源消纳率高等特点，受到人们的高度重视。
[0004]目前，国内外关于IES的研究成果主要集中在电
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热
‑
天然气多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及多能流约束的IES多目标动态优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a：IES稳态MEF建模；步骤b：基于Newton
‑
Raphson法的对MEF进行计算，得到IES的稳态能量流分布；步骤c：构建计及MEF约束的IES多目标优化调度模型；步骤d：利用基于正态分布交叉算子的NSGA
‑
II对步骤c所构建模型进行求解，得到IES多目标动态优化调度的Pareto最优解集。2.根据权利要求1所述的一种计及多能流约束的IES多目标动态优化调度方法，其特征在于，所述步骤a包括如下步骤：步骤a.1电力子系统稳态能量流建模；步骤a.2天然气子系统稳态能量流建模；步骤a.3热力子系统稳态能量流建模；步骤a.4耦合设备建模。3.根据权利要求2所述的一种计及多能流约束的IES多目标动态优化调度方法，其特征在于，所述电力子系统稳态能量流建模具体如下：IES中电力子系统的稳态能量流模型采用经典的交流潮流模型表示，流过线路ij的功率可表示为：节点i的注入有功功率和无功功率，满足节点功率平衡：式中：P
Gi
、Q
Gi
和P
Li
、Q
Li
分别表示与发电设备和负荷有关的有功和无功功率。4.根据权利要求3所述的一种计及多能流约束的IES多目标动态优化调度方法，其特征在于，所述天然气子系统稳态能量流建模具体如下：IES中的天然气子系统中的节点分为两类：一类天然气注入量已知，另一类节点压力已知，对于管道ij，其天然气流量与压力的关系如下：式中：f
ij
为管道ij的流量，K
ij
为管道常数，p
i
为节点i的压力，s
ij
用于表征天然气的流动方向，当p
i
>p
j
时取+1，否则取
‑
1；天然气在管道中流动时沿流动方向会产生压力降，为保证供气压力，某些流量较高的管道上会安装有压缩机，节点m和n分别表示管道的始、末端，同时m也是压缩机的入口，o为出口，f
com
为压缩机的输气量，f
cp
为压缩机的耗气量，可视为节点m的负荷；压缩机的数学模型如式(4)所示：
式中：k
cp
为压缩比，T
gas
为天然气温度，a为压缩机多变指数，q
gas
为天然气的热值；含压缩机的管道的流量平衡式可表示为：f
com
+f
cp
＝f
in
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)式中：f
in
为压缩机入口处的天然气流量；对于天然气系统，节点流量平衡式如下：式中：f
Si
、f
Li
分别为节点i气源注入量和负荷耗气量。5.根据权利要求4所述的一种计及多能流约束的IES多目标动态优化调度方法，其特征在于，所述热力子系统稳态能量流建模具体如下：对于热力子系统每一个节点，存在与其相关的三个温度：供热温度T
s
表示热水注入负荷节点之前或热水从热源节点流出时的温度，输出温度T
o
表示热水流出负荷节点时的温度，回热温度T
r
表示从负荷节点流出的热水在与其它管道的水混合之后的温度或低温热水流入热源的温度；对于热力系统，需从水力模型和热力模型两个方面进行描述；1)水力模型水力模型用于描述热水在网络中流动时所满足的关系，对于每一个节点，应满足流量连续性方程：∑m
q,in
‑
∑m
q,out
＝m
q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式中：m
q,in
、m
q,out
分别为流入节点q的管道和流出该节点的管道中水的流量，m
q
为流出节点q的流量；热水在管道ij中流动受到摩擦力所产生压力降h
ij
可表示为：h
ij
＝κ
ij
m
ij
|m
ij
|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)其中，κ
ij
为管道的阻力系数，m
ij
为管道中水的流量；对于由管道组成的闭合回路，沿回路方向管道中水的压力降H为0：H＝∑h
ij
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)2)热力模型热力模型[i]描述热功率与温度、流量的关系；对于节点i，其热功率可表示为：Φ
i
＝C
p
m
i
(T
s,i
‑
T
o,i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)式中：C
p
为水的比热容，管道ij输送的热功率表示为：Φ
ij
＝C
p
m
ij
(T
s,i
‑
T
r,i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)热水从节点i经管道ij流向节点j，其温度变化用式(12)表示：
式中：T
a
为环境温度，λ为管道的热传导系数，L为管道的长度；对于热力系统中任意节点，管道中的水在该节点混合前后温度变化可表示为：∑(m
in
T
in
)＝(∑m
out
)T
out
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)式中，m
in
、T
in
和m
out
、T
out
分别为流入该节点和流出该节点的水的流量和温度，T
in
实际为该节点的T
o
，T
out
则对应该节点的T...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛淑娅，王英瑞，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国网天津市电力公司城西供电分公司，
类型：发明
国别省市：