一种面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法技术方案

本发明专利技术提供一种面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法，涉及新能源技术领域，方法包括：获取海上油气田系统中的各个电网设备的运行参数；基于第一风电预测功率、运行参数和预设的目标模型，求解第一目标函数得到日前优化调度策略，日前优化调度策略用于确定日前调度周期内电网设备中的发电设备的启停状态；基于第二风电预测功率、运行参数和目标模型，求解第二目标函数得到日内优化调度策略，日内优化调度策略用于确定日内调度周期内的电网设备中的储能设备和发电设备的运行功率，第一风电预测功率和第二风电预测功率分别是基于在日前调度周期和日内调度周期前得到的风力预测结果得到的。本发明专利技术可以提升海上风电的消纳水平。电的消纳水平。电的消纳水平。

【技术实现步骤摘要】
一种面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法


[0001]本专利技术涉及新能源
，尤其涉及一种面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法。

技术介绍

[0002]海上油气产业是目前主要的能源支柱行业之一。海上油气田在消耗大量化石能源的同时，还伴随着大量二氧化碳等气体排放。作为全球能源供应的重要一环，海上油气产业在保障油气生产供应的同时，还要积极寻求低碳转型，降低生产过程中的碳排放。海上风力发电机发展迅速，海上油气运营商正探索将海上油气田与海上风力发电机联合开发，降低生产成本和碳排放。
[0003]海上油气田系统通过燃气压缩机、燃气/燃油透平发电机、输油泵与燃气传输网、原油传输网形成了电力
‑
燃气
‑
原油密切互动的多异质能流网络。然而，海上风电具有不确定性和波动性，为海上油气田系统安全稳定运行带来了挑战。海上风力发电机出力的不确定性和波动性导致电力生产的不确定性和波动性，燃气/燃油透平发电机组需要实时调整出力平抑海上风力发电机的不确定性和波动性。此时，发电机组所消耗的燃气和原油量也在不断变化，进而对燃气和原油输送产生了影响，不可避免的导致燃气压缩机和输油泵电力负荷的不确定性和随机性。因此，海上风力发电机并网的海上油气田系统安全稳定运行需要充分考虑海上风力发电机不确定性和波动性的影响。目前还未有正在运行的海上风力发电机并网的海上油气田系统。如何解决海上风力发电机不确定性和波动性的难题，提升海上风电的消纳水平，是目前亟待解决的重要课题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法及相关设备，用以解决现有技术中海上风力发电机不确定性和波动性的问题，实现提升海上风电的消纳水平。
[0005]本专利技术提供一种面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法，包括：
[0006]获取海上油气田系统中的各个电网设备的运行参数，所述电网设备包括发电设备、储能设备和支持设备，所述发电设备包括燃油/燃气透平发电机和风力发电机，所述支持设备包括输油泵、燃气压缩机和电传输设备；
[0007]基于第一风电预测功率、所述运行参数和预设的目标模型，求解第一目标函数，得到日前优化调度策略，在日前调度周期内按照所述日前优化调度策略对所述海上油气田系统进行控制，其中，所述日前优化调度策略用于确定日前调度周期内所述电网设备中的发电设备的启停状态，所述第一风电预测功率是基于在所述日前调度周期前得到的风力预测结果得到的；
[0008]基于第二风电预测功率、所述运行参数和所述目标模型，求解第二目标函数，得到日内优化调度策略，在日内调度周期内按照所述日内优化调度策略对所述海上油气田系统
进行控制，其中，所述日内优化调度策略用于确定日内调度周期内的所述电网设备中的储能设备和发电设备的运行功率，所述日前调度周期的跨度不小于所述日内调度周期的跨度，所述第二风电预测功率是基于在所述日内调度周期前得到的风力预测结果得到的；
[0009]其中，所述目标模型包括所述电网设备的运行约束条件；所述第一目标函数和所述第二目标函数是以实现系统运行燃料成本和最小电压偏差的多目标优化函数。
[0010]所述的面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法，其中，所述在所述日内调度周期内按照所述日内优化调度策略对所述海上油气田系统进行控制，包括：
[0011]基于所述第二风电预测功率和实际风电功率获取风电预测误差功率；
[0012]通过滤波器对所述风电预测误差进行分解，得到低频信号和高频信号，将所述低频信号分配给燃气/燃油透平发电机响应，将所述高频型号分配给所述储能设备响应；
[0013]其中，所述滤波器的时间常数通过下式评估得到：
[0014][0015][0016][0017][0018]其中，T
filter
为时间常数，P
Nwt,i
为允许的最大风力发电机有功功率，Ω
gt
和Ω
dt
分别为所述燃气透平发电机和所述燃油透平发电机的集合，和为所有运行的燃气/燃油透平发电机组的向上爬坡率的最大值；和为所有运行的燃气/燃油透平发电机组的向下爬坡率的最大值；μ
gt,i
和μ
dt,i
分别为反映所有运行的燃气透平发电机和所有的燃油透平发电机组的启停状态的变量。
[0019]所述的面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法，其中，所述发电设备包括燃气/燃油透平发电机，所述目标模型中包括燃气透平发电机和燃油透平发电机运行的第一约束条件；
[0020]所述第一约束条件包括发电机运行功率约束条件；
[0021]所述第一约束条件还包括热备用功率约束条件，所述热备用功率约束用于满足发电机N
‑
1故障以及风电功率与负荷共同引起的净负荷波动，其中N为发电机的总数；
[0022]所述第一约束条件还包括燃料消耗约束条件，所述燃料消耗约束条件表示燃气发电机和燃油发电机的燃料消耗与输出有功功率之间的关系。
[0023]所述的面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法，其中，所述目标模型中包括燃气压缩机运行的第二约束条件，所述第二约束条件为：
[0024][0025][0026][P
gc,i
(t)]2+[Q
gc,i
(t)]2≤(S
gc,i
)2,i∈Ω
gc
；
[0027]其中，P
gc,i
(t)和Q
gc,i
(t)分别为所述燃气压缩机在时刻t的有功功率和无功功率需求；M
gc,i
(t)为所述燃气压缩机输送的天然气流量；和分别为所述燃气压缩机入口和出口的天然气压力；B
gc,i
和Z
gc,i
为常数；为正常运行时所述燃气压缩机的额定功率因数；S
gc,i
为所述燃气压缩机原动机的额定容量。
[0028]所述的面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法，其中，所述目标模型中还包括所述输油泵运行的第三约束条件，所述第三约束条件为：
[0029][0030][0031][P
op,i
(t)]2+[Q
op,i
(t)]2≤(S
op,i
)2,i∈Ω
op
；
[0032]其中，Ω
op
为所述输油泵的集合；P
op,i
(t)和Q
op,i
(t)分别为所述输油泵在时刻t的有功功率和无功功率；η
op,i
为所述输油泵的机械功率；M
op,i
(t)为所述输油泵在时刻t的输送原油的流量；和分别为所述输油泵入口和出口的压力；为正常运行时所述输油泵的额定功率因数；S
op,i
为所述输油泵的额定容量。
[0033]所述的面向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法，其特征在于，包括：获取海上油气田系统中的各个电网设备的运行参数，所述电网设备包括发电设备、储能设备和支持设备，所述发电设备包括燃油/燃气透平发电机和风力发电机，所述支持设备包括输油泵、燃气压缩机和电传输设备；基于第一风电预测功率、所述运行参数和预设的目标模型，求解第一目标函数，得到日前优化调度策略，在日前调度周期内按照所述日前优化调度策略对所述海上油气田系统进行控制，其中，所述日前优化调度策略用于确定日前调度周期内所述电网设备中的发电设备的启停状态，所述第一风电预测功率是基于在所述日前调度周期前得到的风力预测结果得到的；基于第二风电预测功率、所述运行参数和所述目标模型，求解第二目标函数，得到日内优化调度策略，在日内调度周期内按照所述日内优化调度策略对所述海上油气田系统进行控制，其中，所述日内优化调度策略用于确定日内调度周期内的所述电网设备中的储能设备和发电设备的运行功率，所述日前调度周期的跨度不小于所述日内调度周期的跨度，所述第二风电预测功率是基于在所述日内调度周期前得到的风力预测结果得到的；其中，所述目标模型包括所述电网设备的运行约束条件；所述第一目标函数和所述第二目标函数是以实现系统运行燃料成本和最小电压偏差的多目标优化函数。2.根据权利要求1所述的面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法，其特征在于，所述在所述日内调度周期内按照所述日内优化调度策略对所述海上油气田系统进行控制，包括：基于所述第二风电预测功率和实际风电功率获取风电预测误差功率；通过滤波器对所述风电预测误差进行分解，得到低频信号和高频信号，将所述低频信号分配给燃气/燃油透平发电机响应，将所述高频型号分配给所述储能设备响应；其中，所述滤波器的时间常数通过下式评估得到：述滤波器的时间常数通过下式评估得到：述滤波器的时间常数通过下式评估得到：述滤波器的时间常数通过下式评估得到：其中，T
filter
为时间常数，P
Nwt,i
为允许的最大风力发电机有功功率，Ω
gt
和Ω
dt
分别为所述燃气透平发电机和所述燃油透平发电机的集合，和为所有运行的燃气/燃油透平发电机组的向上爬坡率的最大值；和为所有运行的燃气/燃油透平发电机组的向下爬坡率的最大值；μ
gt,i
和μ
dt,i
分别为反映所有运行的燃气透平发电机和所有的燃油透平发电机组的启停状态的变量。3.根据权利要求1所述的面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法，其特征
在于，所述发电设备包括燃气/燃油透平发电机，所述目标模型中包括燃气透平发电机和燃油透平发电机运行的第一约束条件；所述第一约束条件包括发电机运行功率约束条件；所述第一约束条件还包括热备用功率约束条件，所述热备用功率约束用于满足发电机N
‑
1故障以及风电功率与负荷共同引起的净负荷波动，其中N为发电机的总数；所述第一约束条件还包括燃料消耗约束条件，所述燃料消耗约束条件表示燃气发电机和燃油发电机的燃料消耗与输出有功功率之间的关系。4.根据权利要求1所述的面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法，其特征在于，所述目标模型中包括燃气压缩机运行的第二约束条件，所述第二约束条件为：在于，所述目标模型中包括燃气压缩机运行的第二约束条件，所述第二约束条件为：[P
gc,i
(t)]2+[Q
gc,i
(t)]2≤(S
gc,i
)2,i∈Ω
gc
；其中，P
gc,i
(t)和Q
gc,i
(t)分别为所述燃气压缩机在时刻t的有功功率和无功功率需求；M
gc,i
(t)为所述燃气压缩机输送的天然气流量；和分别为所述燃气压缩机入口和出口的天然气压力；B
gc,i
和Z
gc,i
为常数；为正常运行时所述燃气压缩机的额定功率因数；S
gc,i
为所述燃气压缩机原动机的额定容量。5.根据权利要求4所述的面向海上风电消纳的海上油气田系统分层调控方法，其特征在于，所述目标模型中还包括所述输油泵运行的第三约束条件，所述第三约束条件为：在于，所述目标模型中还包括所述输油泵运行的第三约束条件，所述第三约束条件为：[P

【专利技术属性】
技术研发人员：李志川，孙兆恒，裴徐良，杨季平，刘静，徐宪东，魏炜，贾宏杰，肖石，李子航，马佳星，
申请(专利权)人：中海油能源发展股份有限公司清洁能源分公司，
类型：发明
国别省市：