[发明专利]一种气电联合系统的协同规划方法

权利要求书

1.一种气电联合系统的协同规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)考虑电力系统的安全约束的同时考虑天然气系统的安全约束以及气电耦合约束条件，建立气电联合系统的协同规划模型，气电联合系统的协同规划模型的目标函数为：

MinF＝C_inv+C_op+C_carbon

其中，C_inv为投资成本，C_op为运行成本，C_carbon为碳排放成本，和分别为规划期内的候选线路l、管道p的投资费用，N_l和N_p分别为线路l和管道p上新建的回路数，Ω_Cline为待建电力线路的集合，Ω_Cpipe为待建天然气管道的集合，分别为气源的单位天然气价格和燃煤发电机的单位出力成本，S_s为气源s的天然气供气量，P_g为发电机g的有功出力，Ω_Supplier为天然气网中气源的集合，Ω_CG为非燃气机组的集合，T_max为年最大负荷利用小时数，为碳价格，ξ₁和ξ₂分别为燃煤发电机组和燃气发电机组的碳排放系数；

气电联合系统的协同规划模型的约束条件包括设备建设约束、电力系统约束和天然气系统约束，所述的设备建设约束具体为：

规划期内每条电力线路和管道新建的回数不能超过限制：

其中，和分别为电力线路l和管道p上新建的回数上限；

所述的电力系统约束包括：

电力平衡约束：

其中，和分别为节点-发电机关联矩阵、节点-线路关联矩阵和节点-负荷关联矩阵，P_g，分别为发电机g出力和负荷d_elec的大小，P_l为线路l的潮流大小，Ω_Gen、Ω_Eload和Ω_elec分别为电力系统中的发电机、电力负荷和节点的集合，Ω_Aline为规划后的电力线路集合，m为电力系统中的节点编号；

发电机出力约束：

g∈Ω_Gen

其中，和分别为发电机g的出力上、下限；

节点电压约束：

V_min≤V_m≤V_max m∈Ω_elec

其中，V_min和V_max分别为节点m电压的上、下限；

线路有功功率约束：

m₁,m₂∈Ω_Aline

|P_l|≤P_l^max

其中，分别为线路首、尾两端节点m₁,m₂的相角，X_l为电力线路l的电抗，P_l^max为电力线路l的功率传输极限；

所述的天然气系统约束包括：

天然气气流平衡约束：

其中，A^s、A^gl、A^c和A^p分别为节点-气源关联矩阵、节点-气负荷关联矩阵、节点-压缩机关联矩阵和节点-管道关联矩阵，Ω_Gload，Ω_Cp，Ω_gas分别为天然气系统中的气负荷集合、压缩机集合以及节点集合，Ω_Apipe为规划后的天然气管道的集合，n为天然气系统中的节点编号，Q_dgas为气负荷d_gas大小，τ_c为折算后得到压缩机耗气量，f_p为管道p间的天然气流量；

节点压力约束：

n∈Ω_gas

其中，和分别为节点n压力的上限和下限；

气源点出气约束：

s∈Ω_Supplier

其中，和分别为气源s出气量的上限和下限；

压缩机约束：

c∈Ω_Cp

其中，和分别为压缩c的压缩比上限和下限，和分别为压缩机c首、尾两端的压力值；

电和气网络关联约束：

k∈Ω_ECN,j∈Ω_GCN

其中，r_k、q_k和b_k分别为燃气轮机的燃料系数，Ω_ECN表示电力系统中的关联节点集合，Ω_GCN表示天然气系统中的关联节点集合；

2)以气电联合系统的规划方案作为粒子，采用粒子群算法求解气电联合系统的协同规划模型，获得天然气管道和电力线路的最优规划方案，即各个管道和线路走廊上新建的管道和线路数量。