一种配网级电-气综合能源系统的鲁棒经济调度方法技术方案

本发明专利技术公开了属于综合能源系统运行优化技术领域，特别涉及一种配网级电

【技术实现步骤摘要】
一种配网级电
‑
气综合能源系统的鲁棒经济调度方法


[0001]本专利技术属于综合能源系统运行优化
，特别涉及一种配网级电
‑
气综合能源系统的鲁棒经济调度方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着燃气机组大量投入和电转气技术的快速发展，特别是在配网侧，电力系统与天然气系统的耦合性逐渐增强。同时，由于风电等可再生能源大量接入电网，部分地区的风电渗透率已经达到了100％。由于风电出力具有强波动性，使得配网级电
‑
气综合能源系统的优化调度和安全运行受到挑战，因此制定灵活可靠的经济调度策略就显得十分必要。
[0003]一般而言，两阶段鲁棒调度问题的求解依赖于强对偶定理和C&CG算法(column
‑
and constraint generation,行列生成算法)，并要求所建模型为线性凸模型。然而电力系统和天然气系统均为非凸非线性模型。鉴于配电网的结构和参数特性，相较于直流潮流模型，Distflow模型作为交流潮流模型，用来刻画配电网的运行特性则更为合适。但是在电
‑
气综合能源配网系统的鲁棒优化研究中，为了提高模型的易求解性，Distflow模型常常被简化或忽略其非线性约束，导致Distflow模型的精度存在问题。
[0004]对于天然气系统模型，其管道方程也存在着精度问题。配气网作为一个中压气网，采用Polyflo方程刻画其气体的流动特性则更为精确，而目前主要研究均未考虑实际应用场景，在算法上，由于采用分段线性化算法处理非线性管道方程，模型中引入了辅助整数变量，导致第二阶段的max
‑
min问题无法利用强对偶定理等价转化为单层问题求解。
[0005]因此亟需一种配网级电
‑
气综合能源系统的鲁棒经济调度方法，解决一般情况下两阶段鲁棒调度问题针对电力系统和天然气系统这种非凸非线性模型的求解问题，在保证精度的前提下，实现良好的收敛性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种配网级电
‑
气综合能源系统的鲁棒经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]在预调度阶段，基于风电预测出力，在考虑配电网运行约束、配气网运行约束和耦合元件约束的条件下，构建鲁棒经济调度模型，
[0008]其中在所述鲁棒经济调度模型中，配电网部分采用Distflow模型；配气网部分采用考虑管存量的近似动态模型；
[0009]在再调度阶段，考虑风电出力实际值与预测值之间出现偏差，通过辨识极端风电出力场景，校验所述鲁棒经济调度模型对风电不确定性集合的可行性，得到优化后的鲁棒经济调度模型；
[0010]采用二阶锥松弛方法对所述Distflow模型中的非线性约束进行简化处理；采用分段线性化方法对所述近似动态模型中的非线性约束进行简化处理；使得优化后的鲁棒经济
调度模型能够使用商业求解器进行求解；
[0011]使用嵌套的C&CG算法，求解优化后的鲁棒经济调度模型，获得鲁棒调度策略。所述鲁棒经济调度模型为：
[0012]预调度阶段目标函数：
[0013][0014][0015]式中，t和表示优化时段和其集合；和分别表示常规机组的发电成本和气井产气成本；和c
s
分别表示常规发电机组和气井的成本系数；和f
st
分别表示时段t常规机组g
n
有功功率和气井s产气量；
[0016]所述配电网运行约束包括下述中的至少一种：节点功率平衡约束、机组有功和无功出力约束、常规机组和燃气机组的正负爬坡约束、线路载流量约束、节点电压约束、有功和无功潮流无返送、线路电压降落约束、线路电流电压与功率关系约束；
[0017]所述配气网运行约束包括下述中的至少一种：节点流量平衡约束、天然气气源产气约束、天然气系统节点压力约束、节点气压与管存量关系约束、管道存气量守恒约束、天然气管道平均流量、管道方程约束；
[0018]所述耦合元件约束包括：燃气轮机的运行约束；
[0019]预调度阶段min问题中决策变量集合为：
[0020][0021]其中，表示时段t常规机组g
n
的有功出力；表示时段t常规机组g
n
的无功出力；表示时段t燃气机组g
g
的有功出力；表示时段t燃气机组g
g
的无功出力；p
lt
表示时段t线路l流过的有功潮流；q
lt
表示时段t线路l流过的无功潮流；v
et
表示时段t节点e的电压平方；i
et
表示时段t线路e流过的电流平方；f
st
表示时段t气井s的产气量；表示时段t管道p的流入/流出流量；表示时段t管道p的平均流量；π
gt
表示时段t天然气系统节点g的压力；m
pt
表示时段t管道p的存气量。
[0022]所述优化后的鲁棒经济调度模型为：
[0023]再调度阶段目标函数为：
[0024][0025][0026]其中，表示常规机组g
n
/气井s的调整成本；C
pw
/C
pd
表示弃风/切负荷罚成本；表示常规机组g
n
向上/向下调整成本系数；表示气井s向上/向下调整成本系数；表示时段t常规机组g
n
向上/向下调整功率；表示时段t气井s向上/向下调整产气量；δ
w
/δ
d
表示弃风/切负荷罚系数；Δp
wt
/Δp
dt
表示时段t弃风/切负荷有功功率；
[0027]风电出力不确定的逻辑约束为：
[0028][0029][0030]式中，P
wt
表示风电出力预测值，表示P
wt
实时阶段的变量，表示风电预测出力的上/下边界，取1表示风电实际出力预测区间的上边界，取0表示风电实际出力预测区间的预测值，取1表示风电实际出力预测区间的下边界，取0表示风电实际出力预测区间的预测值；
[0031]同一时刻的不同风电取到风电出力边界值的次数约束为：
[0032][0033]同一风电的不同时刻取到风电出力边界值的次数约束为：
[0034][0035]式中，Δ
W
表示空间不确定预算，Δ
T
表示时间不确定预算；
[0036]再调度阶段max问题决策变量为：
[0037][0038]再调度阶段min问题决策变量为：
[0039][0040]其中，Δp
wt
表示时段t弃风量，Δp
dt
/Δq
dt
表示有功/无功切负荷量，表示时段t常规机组g
n
的无功向上/向下调整出力，表示时段t常规机组g...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配网级电
‑
气综合能源系统的鲁棒经济调度方法，其特征在于，包括如下步骤：在预调度阶段，基于风电预测出力，在考虑配电网运行约束、配气网运行约束和耦合元件约束的条件下，构建鲁棒经济调度模型，其中在所述鲁棒经济调度模型中，配电网部分采用Distflow模型；配气网部分采用考虑管存量的近似动态模型；在再调度阶段，考虑风电出力实际值与预测值之间出现偏差，通过辨识极端风电出力场景，校验所述鲁棒经济调度模型对风电不确定性集合的可行性，得到优化后的鲁棒经济调度模型；采用二阶锥松弛方法对所述Distflow模型中的非线性约束进行简化处理；采用分段线性化方法对所述近似动态模型中的非线性约束进行简化处理；使得优化后的鲁棒经济调度模型能够使用商业求解器进行求解；使用嵌套的C&CG算法，求解优化后的鲁棒经济调度模型，获得鲁棒调度策略。2.根据权利要求1所述的一种配网级电
‑
气综合能源系统的鲁棒经济调度方法，其特征在于，所述鲁棒经济调度模型为：预调度阶段目标函数：预调度阶段目标函数：式中，t和表示优化时段和其集合；和分别表示常规机组的发电成本和气井产气成本；c
gn
和c
s
分别表示常规发电机组和气井的成本系数；p
gnt
和f
st
分别表示时段t常规机组g
n
有功功率和气井s产气量；所述配电网运行约束包括下述中的至少一种：节点功率平衡约束、机组有功和无功出力约束、常规机组和燃气机组的正负爬坡约束、线路载流量约束、节点电压约束、有功和无功潮流无返送、线路电压降落约束、线路电流电压与功率关系约束；所述配气网运行约束包括下述中的至少一种：节点流量平衡约束、天然气气源产气约束、天然气系统节点压力约束、节点气压与管存量关系约束、管道存气量守恒约束、天然气管道平均流量、管道方程约束；所述耦合元件约束包括：燃气轮机的运行约束；预调度阶段min问题中决策变量集合为：其中，p
gnt
表示时段t常规机组g
n
的有功出力；q
gnt
表示时段t常规机组g
n
的无功出力；p
ggt
表示时段t燃气机组g
g
的有功出力；q
ggt
表示时段t燃气机组g
g
的无功出力；p
lt
表示时段t线路l流过的有功潮流；q
lt
表示时段t线路l流过的无功潮流；v
et
表示时段t节点e的电压平方；i
et
表示时段t线路e流过的电流平方；f
st
表示时段t气井s的产气量；表示时段t管道
p的流入/流出流量；表示时段t管道p的平均流量；π
gt
表示时段t天然气系统节点g的压力；m
pt
表示时段t管道p的存气量。3.根据权利要求1所述的一种配网级电
‑
气综合能源系统的鲁棒经济调度方法，其特征在于，所述优化后的鲁棒经济调度模型为：再调度阶段目标函数为：再调度阶段目标函数为：其中，表示常规机组g
n
/气井s的调整成本；C
pw
/C
pd
表示弃风/切负荷罚成本；表示常规机组g
n
向上/向下调整成本系数；表示气井s向上/向下调整成本系数；表示时段t常规机组g
n
向上/向下调整功率；表示时段t气井s向上/向下调整产气量；δ
w
/δ
d
表示弃风/切负荷罚系数；Δp
wt
/Δp
dt
表示时段t弃风/切负荷有功功率；风电出力不确定的逻辑约束为：风电出力不确定的逻辑约束为：式中，P
wt
表示风电出力预测值，表示P
wt
实时阶段的变量，表示风电预测出力的上/下边界，取1表示风电实际出力预测区间的上边界，取0表示风电实际出力预测区间的预测值，取1表示风电实际出力预测区间的下边界，取0表示风电实际出力预测区间的预测值；同一时刻的不同风电取到风电出力边界值的次数约束为：同一风电的不同时刻取到风电出力边界值的次数约束为：式中，Δ
W
表示空间不确定预算，Δ
T
表示时间不确定预算；再调度阶段max问题决策变量为：再调度阶段min问题决策变量为：
其中，Δp
wt
表示时段t弃风量，Δp
dt
/Δq
dt
表示有功/无功切负荷量，表示时段t常规机组g
n
的无功向上/向下调整出力，表示时段t常规机组g
n
向上/向下调整功率；表示时段t燃气机组g
g
的无功向上/向下调整出力，表示时段t燃气机组g
g
向上/向下调整功率；表示时段t气井s向上/向下调整产气量；为p
lt
,q
lt
,v
et
,i
et
,P
wt
,m
pt
在实时阶段的变量。4.根据权利要求1所述的一种配网级电
‑
气综合能源系统的鲁棒经济调度方法，其特征在于，所述采用二阶锥松弛方法对所述Distflow模型中的非线性约束进行简化处理包括：将配电网部分Distflow模型的支路潮流约束松弛为一个标准的二阶锥约束，如式(31)所示：式中，p
lt
表示时段t线路l流过的有功潮流；q
lt
表示时段t线路l流过的无功潮流；表示线路l的首/末节点电压；i
lt
表示时段t线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孟珂，刘宏宇，王程，毕天姝，周专，王新刚，张锋，张艳，付高善，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：