一种多能耦合配电网分布式负荷恢复方法技术

一种多能耦合配电网分布式负荷恢复方法，属于电

【技术实现步骤摘要】
一种多能耦合配电网分布式负荷恢复方法


[0001]本专利技术属于电
‑
气综合能源控制
，特别是涉及到一种多耦合配电网分布式符合恢复方法
。

技术介绍

[0002]近年来，由于自然灾害和极端天气事件的频繁发生，电力系统面临着越来越大的停电风险，并给电力系统带来了巨大的经济损失
。
配电系统
(power distribution system
，
PDS)
作为电力基础设施的薄弱部分，更容易遭受极端灾害而发生大规模停电
[2]。
此外，快速增长的电力需求和现代分布式网络的复杂性增加了故障发生的风险
。
相应的保护装置可以隔离
PDS
中的故障，但没有故障的区域也会受到影响而断电
。
因此，有效的恢复方案应尽可能保护关键负荷
。
由于天然气具有高操作灵活性和低碳排放的特点，燃气轮机在
PDS
中的渗透率增加，这也增加了
PDS
和天然气系统
(natural gas systems
，
NGS)
之间的相互作用
[3]。PDS
和
NGS
之间日益增加的依赖性会给这两个子系统带来运营风险，并可能发生大规模负荷损失
[4]。
因此，应研究面向电
‑
气综合能源系统的负荷恢复方法
[5]。
[0003]然而，现有的研究大多采用集中式的求解方法来进行，该方法认为一个中央运营商可以忽略电力系统和天然气子系统之间信息交换和管理的障碍，进而能够监控两个能源子系统
。
不同的公用事业公司可以拥有电力网络和天然气网络，并由其运营商进行管理
。
此外，集中式方法无法保护每个能源子系统的信息隐私，因为中央运营商交换了大量的私人数据
。
[0004]因此，传统的集中式优化方法可能不适用于实际情况，需要一种新的方法来解决上述问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种多能耦合配电网分布式负荷恢复方法，通过两个能量子系统独立地进行负荷恢复以最小化负荷损失，通过采用交替方向乘子法
(ADMM)
可以用分布式的方式实现协同操作；在保护了电力子系统和天然气子系统的信息隐私的同时，有效减少电
‑
气综合能源系统负荷损失，对提升系统的运行稳定性具有重要意义
。
[0006]一种多能耦合配电网分布式负荷恢复方法，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：
[0007]步骤一
、
考虑电
‑
气综合能源系统中电力系统和天然气系统的协同作用，根据配电系统中的网络运行约束
、
各类分布式电源运行约束
、
网络重构约束以及天然气网中的运行约束，建立电
‑
气综合能源系统的负荷恢复模型；使用圆锥松弛技术将非凸非线性约束松弛为二阶圆锥约束；
[0008]步骤二
、
采用
ADMM
算法求解提出的电
‑
气综合能源系统的负荷恢复模型，通过对系统中的燃气
DG
有功功率输出和电动压缩机运行的信息进行交互，将整个系统负荷恢复问题分解为独立求解的
PDS
电力子问题和
NGS
天然气子问题，采用加速
ADMM
算法进行电
‑
气综合
能源系统的独立决策和协调优化
。
[0009]所述步骤一电
‑
气综合能源系统的负荷恢复模型的目标函数为总符合损失成本最小，其目标函数为：
[0010][0011]式中，和分别为电力系统和天然气系统的负荷损失成本系数；和分别为电力系统和天然气系统的负荷损失百分比；和分别为电力系统的有功负荷和天然气系统的负荷
。
[0012]所述步骤二的
PDS
电力子问题以增广拉格朗日函数形式构建，添加了耦合约束；
[0013][0014]式中，
λ
1,G
和
λ
1,C
是拉格朗日乘子的向量，
z
G
和
z
C
是一致变，
ρ
是惩罚参数，
P
G
和
P
C
是
PDS
中燃气
DG
的有功功率输出和压缩机功耗的矢量；
[0015]NGS
的子问题模型构造为：
[0016][0017]其中，
λ
2,G
和
λ
2,C
是拉格朗日乘子的向量；
E
G
和
E
C
是
NGS
中燃气
DG
的有功功率输出和压缩机的功耗矢量
。
[0018]所述
PDS
电力子问题模型约束包括
PDS
节点功率平衡约束，电压降方程约束，电压约束
、
支路电流约束和功率流约束，
DG
的运行约束以及网络重构约束
。
[0019]所述
NGS
的子问题模型约束为
NGS
节点流量平衡约束，包括每个气体节点的负荷损耗百分比极限，气井的气体节点压力和气体供应的极限，活动管道的压缩比和气体流量受到限制以及天然气管道故障后保证天然气从高压节点流向节点的气体流动方向
。
[0020]通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：
[0021]1、
本专利技术相比现有方法，考虑了配电网重构策略
、
分布式电源
(distributed generation
，
DG)
以及电力和天然气子系统的耦合效应，提出了一种多能耦合配电网分布式负荷恢复策略；
[0022]2、
本专利技术基于典型的电
‑
气综合能源系统中的网络运行约束和各类分布式电源运行约束
、
构建系统负荷恢复最优模型；在天然气管道的数学建模中，与正常运行下的固定气体流向不同，本专利技术采用了双向气体流向模型，在考虑天然气网络中发生的故障时，可以获得更准确的负荷恢复结果；
[0023]3、
本专利技术与现有的集中式方法相比，所提出的负荷恢复模型采用基于共识的
ADMM
算法以分布式方式求解，减少了信息交换，保护了电力子系统和天然气子系统的信息隐私
。
附图说明
[0024]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：
[0025]图1为本专利技术一种多能耦合配电网分布式负荷恢复方法构建的信息本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多能耦合配电网分布式负荷恢复方法，其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行：步骤一
、
考虑电
‑
气综合能源系统中电力系统和天然气系统的协同作用，根据配电系统中的网络运行约束
、
各类分布式电源运行约束
、
网络重构约束以及天然气网中的运行约束，建立电
‑
气综合能源系统的负荷恢复模型；使用圆锥松弛技术将非凸非线性约束松弛为二阶圆锥约束；步骤二
、
采用
ADMM
算法求解提出的电
‑
气综合能源系统的负荷恢复模型，通过对系统中的燃气
DG
有功功率输出和电动压缩机运行的信息进行交互，将整个系统负荷恢复问题分解为独立求解的
PDS
电力子问题和
NGS
天然气子问题，采用加速
ADMM
算法进行电
‑
气综合能源系统的独立决策和协调优化
。2.
根据权利要求1所述的一种多能耦合配电网分布式负荷恢复方法，其特征是：所述步骤一电
‑
气综合能源系统的负荷恢复模型的目标函数为总符合损失成本最小，其目标函数为：式中，和分别为电力系统和天然气系统的负荷损失成本系数；
r
ip
和分别为电力系统和天然气系统的负荷损失百分比；
P
iD
和分别为电力系统的有功负荷和天然气系统的负荷
。3.
根据权利要求1所述的一种多能耦合配电网分布式负荷恢复方法，其特征是：所述步骤二的
PDS
电力子问题以增广拉格朗日函数形式构建，添加了耦合约束...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵朋洋，张宇，陆嘉，徐建，徐玮键，谭焯予，赵杨，汪强，张儒峰，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：