【技术实现步骤摘要】
一种基于随机分布鲁棒优化的综合能源系统韧性提升方法
[0001]本专利技术属于综合能源
，特别涉及了一种基于随机分布鲁棒优化的综合能源系统韧性提升方法。
技术介绍
[0002]台风、地震、洪水、山火和暴风雪等极端天气事件频发，对能源及电力系统形成严重威胁。近年来，极端天气造成大范围停电，带来重大经济损失。随着热电联产机组的日益普及，配电网与热网的耦合日益增强，推动了电热综合能源系统的建设，与独立的网络运行相比，这种集成有助于提高能源效率，降低运行成本，减少碳排放，对电网与热网进行加固并配置储能可以提升电热综合能源系统的韧性，减少系统在受灾过程中的损失。近年来，随机优化方法与分布鲁棒优化方法多用于处理不确定性问题，而极端天气事件存在多级不确定性，包括灾害发生的不确定性及系统故障的不确定性，因此，采用随机分布鲁棒优化方法可以得到兼顾不同灾害场景及故障场景的规划方案，可有效提高规划决策的经济性，同时提升电热综合能源系统的韧性。当前对电热综合能源系统的韧性提升的研究主要集中在对配电网部分进行加固，而线路加固存在投资较高的问题，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于随机分布鲁棒优化的综合能源系统韧性提升方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)根据灾害袭击的时空特性，构建多区域多阶段综合能源系统配电网线路故障和配热网管道故障的模糊集和不确定集；(2)构建基于随机分布鲁棒的综合能源系统韧性提升规划模型的目标函数；(3)构建基于随机分布鲁棒的综合能源系统韧性提升规划模型的约束条件；(4)通过引入辅助变量和对偶理论，将基于随机分布鲁棒的综合能源系统韧性提升规划模型转化为主问题和子问题；(5)通过改进列约束生成算法，对主问题和子问题进行迭代求解以得到综合能源系统韧性提升规划方案。2.根据权利要求1所述一种基于随机分布鲁棒优化的综合能源系统韧性提升方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体过程如下：(101)根据灾害移动的时空特性，构建多区域多阶段的综合能源系统配电网线路和配热网管道故障的模糊集：式中，下标s表示发生灾害的场景；下标t表示调度时段；下标d表示灾害发生日；下标i和j表示电网节点；下标ij表示电网节点i和电网节点j之间的支路；下标p表示热网管道；F为系统故障状态模糊集；P为系统故障状态发生的概率；U为多区域多阶段电网线路和热网管道故障不确定集，包含正常运行阶段的故障不确定集U
N
，灾害发生阶段的故障不确定集U
D
，降额运行阶段的故障不确定集U
L
；P(U)为不确定参数所有可能的概率分布；和分别为在发生灾害的场景s中，第d天的t时段电网线路i
‑
j和热网管道p是否因灾害攻击而故障，是则置0，否则置1；表示所有电网线路和热网管道均被纳入考虑范围；和分别为在发生灾害的场景s中，第d天电网线路i
‑
j和热网管道p的最大故障概率；E
p
表示取期望值；表示电网线路故障概率的期望值小于电网线路最大故障概率；表示热网管道故障概率的期望值小于热网管道最大故障概率；(102)构建正常运行阶段的多区域多阶段的配电网线路和配热网管道故障的不确定集U
N
：式中，t1为灾害开始攻击区域1的时段；(103)构建灾害发生阶段的多区域多阶段的配电网线路和配热网管道故障的不确定集U
D
：
式中，t2和t
N
分别为灾害开始攻击区域2和灾害离开综合能源系统的时段；L1为区域1内电网线路和热网管道集合；和分别为在发生灾害的场景s中，第d天的t1时段电网线路i
‑
j和热网线路p是否因灾害攻击而故障，是则置0，否则置1；j和热网线路p是否因灾害攻击而故障，是则置0，否则置1；和分别为区域1的电网线路总数、发生故障的电网线路数量、热网管道总数和发生故障的热网管道数量；和分别为在发生灾害的场景s中，第d天的t1‑
1时段电网线路i
‑
j和热网线路p是否因灾害攻击而故障，是则置0，否则置1；L为所有区域电网线路和热网管道集合；L2为区域2内电网线路和热网管道集合；和分别为在发生灾害的场景s中，第d天的t2时段电网线路i
‑
j和热网线路p是否因灾害攻击而故障，是则置0，否则置1；和分别为区域2的电网线路总数、发生故障的电网线路数量、热网管道总数和发生故障的热网管道数量；和分别为在发生灾害的场景s中，第d天的t2‑
1时段电网线路i
‑
j和热网线路p是否因灾害攻击而故障，是则置0，否则置1；L
N
为区域N内电网线路和热网管道集合；和分别为在发生灾害的场景s中，第d天的t
N
时段电网线路i
‑
j和热网线路p是否因灾害攻击而故障，是则置0，否则置1；和分别为区域N的电网线路总数、发生故障的电网线路数量、热网管道总数和发生故障的热网管道数量；和分别为在发生灾害的场景s中，第d天的t
N
‑
1时段电网线路i
‑
j和热网线路p是否因灾害攻击而故障，是，则置0，否，则置1；(104)构建降额运行阶段的多区域多阶段的配电网线路和配热网管道故障的不确定集U
L
：式中，和分别为在发生灾害的场景s中，第d天的t
‑
1时段电网线路i
‑
j和热网线路p是否因灾害攻击而故障，是则置0，否则置1；T为综合能源系统回到正常运行状态的时段。3.根据权利要求2所述一种基于随机分布鲁棒优化的综合能源系统韧性提升方法，其特征在于，在步骤(2)中，构建基于随机分布鲁棒的综合能源系统规划模型的目标函数，表示如下：
式中，下标n表示热网节点；下标b表示电储能；下标q表示热储能；下标g表示热电联产机组；β
B
、β
P
、β
EES
和β
TES
分别为电网加固、热网加固、电储能配置和热储能配置的资本回收系数，和分别为电网线路i
‑
j和热网管道p的加固成本，和分别为电网线路i
‑
j和热网管道p是否加固，是则置1，否则置0；c
EES,PR
和c
EES,EC
分别为电储能单位功率和单位容量成本系数；和分别为电储能b的额定功率和额定容量；c
TES,PR
和c
TES,EC
分别为热储能单位功率和单位容量成本系数；和分别为热储能q的额定功率和额定容量；p
s
为发生灾害的场景s的出现概率；sup表示上确界；κ为热电比；为在t时段的天然气价格；HV
NG
为天然气热值；为在故障场景s下，发生灾害第d天的t时段热电联产机组g的电出力；为热电联产机组g的发电效率；和分别为电网节点i和热网节点n的单位失负荷成本；和分别为在故障场景s下，发生灾害第d天的t时段电网节点i和热网节点n的失负荷比例；和分别为在发生灾害第d天的t时段电网节点i和热网节点n的负荷量。4.根据权利要求3所述一种基于随机分布鲁棒优化的综合能源系统韧性提升方法，其特征在于，步骤(3)的具体过程如下：(301)构建综合能源系统韧性提升规划模型的规划约束；(301)构建综合能源系统韧性提升规划模型的规划约束；(301)构建综合能源系统韧性提升规划模型的规划约束；(301)构建综合能源系统韧性提升规划模型的规划约束；(301)构建综合能源系统韧性提升规划模型的规划约束；(301)构建综合能源系统韧性提升规划模型的规划约束；
式中，和分别为电储能b和热储能q是否安装，是则置1，否则置0；N
EES
和N
TES
分别为系统中允许安装电储能和热储能的最大数量；和分别为电储能b的最大额定功率和最大额定容量；和分别为热储能q的最大额定功率和最大额定容量；(302)构建配电网和配热网的故障状态约束条件；(302)构建配电网和配热网的故障状态约束条件；式中，和分别为在发生灾害第d天的t时段电网线路i
‑
j和热网管道p的最终状态，若闭合则置1，否则置0；和分别为在发生灾害第d天的t时段电网线路i
‑
j和热网管道p是否因灾害攻击而故障，是则置0，否则置1；(303)构建故障状态下配电网的运行约束条件；(303)构建故障状态下配电网的运行约束条件；(303)构建故障状态下配电网的运行约束条件；(303)构建故障状态下配电网的运行约束条件；(303)构建故障状态下配电网的运行约束条件；V
imin
≤V
d,i,t
≤V
imax
ꢀꢀꢀ
(19)式中，k表示电网节点；jk为电网节点j和k之间的支路；和分别为节点j处的热电联产机组和电储能集合；为首端节点为j的支路集合；为在发生灾害第d天的t时段热电联产机组g的电出力；和分别为在发生灾害第d天的t时段电储能b的充电功率和放电功率；P
d,ij,t
和P
d,jk,t
分别为在发生灾害第d天的t时段支路i
‑
j和支路j
‑
k的有功传输功率；为在发生灾害第d天的t时段电网节点i和热网节点n的失负荷比例；为在发生灾害第d天的t时段热电联产机组g的无功输出功率；Q
d,ij,t
和Q
d,jk,t
分别为在发生灾害第d天的t时段支路i
‑
j和支路j
‑
k的无功传输功率；为在发生灾害第d天的t时段电网节点i和热网节点n的无功负荷量，V
d,i,t
和V
d,j,t
分别为在发生灾害第d天的t时段电网节点i和j处的电压幅值；M为常数，V0为额定电压幅值；r
ij
和x
ij
分别为支路i
‑
j的电阻和电抗；和分别为支路i
‑
j的最大有功和无功传输功率；V
imax
和V
imin
分别为电网节点i处的电压上、下限值；
(304)构建故障状态下配热网的运行约束条件；(304)构建故障状态下配热网的运行约束条件；(304)构建故障状态下配热网的运行约束条件；(304)构建故障状态下配热网的运行约束条件；(304)构建故障状态下配热网的运行约束条件；(304)构建故障状态下配热网的运行约束条件；(304)构建...
【专利技术属性】
技术研发人员：周亦洲，李想，卫志农，臧海祥，韩海腾，陈胜，孙国强，朱瑛，黄蔓云，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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