[发明专利]考虑模型预测控制的综合能源系统多时间尺度调度方法

说明书

本发明公开一种考虑模型预测控制的综合能源系统多时间尺度调度方法，包括以下内容：1)建立电‑气互联综合能源系统网络约束模型；2)以经济最优为目标，建立长时间尺度下的目标函数，进行长时间尺度优化调度；3)以长时间尺度优化调度策略为基准值，建立短时间尺度下优化目标函数；4)考虑模型预测控制的预测模型、滚动优化、反馈校正三个部分，实现短时间尺度动态优化调度；5)在建立的电‑气互联综合能源系统中测试其性能。本发明提供的方法有效地提高了计算精度，能够更准确地制定电‑气互联综合能源系统优化调度策略。

技术领域

本发明涉及一种电力系统和天然气系统优化调度控制方法，对电-气互联综合能源系统能量流进行优化调度，属于电力系统技术领域。

背景技术

21世纪以来，能源消耗和全球环境问题日益突出，许多国家都在寻求能源行业的转变和突破。电力行业作为能源消耗的主要部门之一，调整能源结构，实现低碳环保运行尤为重要。和传统火电相比，天然气发电更为清洁、高效。从2012年至2040年，我国燃气发电比例预计将从2％增长至12％。截止2015年底，我国燃气轮机装机容量达到了66370MW，占全国总装机容量的4.4％。随着燃气轮机的快速发展，电网和天然气网络之间的耦合日益加深，电力系统经济运行和可靠性受到了一定程度的挑战。因此，电力系统和天然气系统分布自治将不再适用于未来的电-气互联综合能源系统，为保证互联系统高效可靠运行，统一优化决策亟待更深入的研究。

现有电-气互联综合能源系统优化调度方法大多为开环优化调度方法，即于某一时间断面或多时间段进行优化调度控制，仍属于静态优化。而净负荷预测难免存在一定的误差，且预测误差随着时间的增加而增大。为减小净负荷预测精度较差对优化决策的影响，可通过对时间尺度的细分来提高负荷预测精度，但该方法忽略了实际系统运行对优化控制过程的影响，易导致优化决策结果非严格最优，而模型预测控制作为一种系统优化控制方法，与细化时间尺度优化调度方法不同，引入了状态量反馈校正环节，从而能够修正预测误差等因素造成的优化调度偏差。

发明内容

发明目的：本发明针对现有电-气互联综合能源系统优化调度策略存在的问题，即因为净负荷预测误差和环境因素导致优化调度策略与系统实际运行存在偏差，提出一种考虑模型预测控制的电-气互联综合能源系统多时间尺度调度方法，其中考虑暂态天然气系统变量存在时段耦合特性，在制定调度策略时运用多时间尺度和模型预测控制方法，有效修正了优化策略与系统实际运行之间的偏差，使优化调度策略更准确。

技术方案：一种考虑模型预测控制的综合能源系统多时间尺度调度方法，包括以下步骤：

(1)考虑天然气管网管存，对综合能源系统网络中电力系统和天然气系统分别进行约束，建立网络约束模型；

(2)基于发电机发电和气源产气成本，以经济最优为目标，建立长时间尺度下日前调度目标函数，以长时间尺度时间间隔进行长时间尺度优化调度；

(3)以长时间尺度优化调度策略为基准值，考虑短时间尺度时间间隔，建立短时间尺度下优化目标函数；

(4)运用模型预测控制，建立预测模型和反馈校正环节，实现短时间尺度下的滚动优化调度；

(5)在综合能源系统中测试其性能。

进一步地，步骤(1)所述建立电-气互联综合能源系统网络约束模型具体步骤如下：

步骤1.1：电磁波在电网中传播，其暂态时间常数比气网小，采用电力系统稳态模型，电力网络的运行约束包括有功无功等式约束、发电机有功无功出力约束、节点电压幅值约束、机组爬坡约束和支路容量约束，表示为：