[发明专利]一种电-气混合系统安全约束最优能量流计算方法

说明书

本发明公开了一种电‑气混合系统安全约束最优能量流计算方法，该方法首先考虑了电‑气混合能源系统中燃气发电机的耦合和电机驱动压缩机的耦合，建立了电‑气混合系统安全约束最优能量流计算模型。模型以混合系统的总运行成本，即燃煤发电机组发电消耗燃煤的成本和天然气网从气源消耗天然气的成本之和为目标函数，同时考虑了电力系统和天然气系统中多个N‑1故障的安全约束，对优化模型进行求解，得到满足各个N‑1故障安全约束的电力系统和天然气系统的最优能量流状态，从而可以较好地满足各种可能出现故障下的安全运行要求。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种电-气混合系统安全约束最优能量流计算方法

背景技术

由电力系统和天然气系统构成的电-气混合系统(integratedpower and gasenergy systems，IPGES)是人类社会发展更环保和高效的能源系统的重要途径。传统电力系统最优潮流(OPF)计算一般不考虑天然气网络的运行情况，即假定燃气发电机的天然气供应充足；而实际上，天然气网络会受到储气量、管道容量、压力等约束，天然气网络的运行状态在一定程度上将影响电力系统的稳定运行。因此，需要对电-气混合系统的最优能量流进行统一建模，并充分考虑电力系统和天然气系统之间耦合元件的运行特性。天然气系统和电力系统之间最重要的两个耦合关系如下：(1)燃气发电机的耦合(2)电机驱动压缩机的耦合。天然气系统中加压站的作用是提高天然气传输过程中部分节点的气压，以补偿气压损耗，这一过程需要原动机消耗额外的功率来驱动。管道增压用的离心压缩机驱动方式主要有燃气轮机驱动和变频电机驱动两种方式。一般采用电动机驱动机组投资要低于同功率组的燃气轮机驱动，电动机是现代工业中应用面最广的原动机，他具有效率高(一般为97％左右)、可靠性高、寿命长、投资小、安装维护费用低等优点。因此，电-气混合系统的最优能量流计算中必须考虑电机驱动压缩机这一耦合元件的运行特性。

另外，电网运行中经常会有某些元件断开的N-1故障，天然气网中也经常会有由于管道腐蚀、自然灾害、施工破坏等原因导致某些输气管道破裂的N-1故障，因而混合系统的最优能量流计算需要考虑各种N-1故障的安全约束，以获得能够满足各种N-1故障下安全运行要求的混合系统最优运行状态。已有的对电-气混合系统的最优能量流计算的研究很少考虑天然气系统和电力系统中多个N-1故障的安全约束，没有考虑到电力系统和天然气系统中可能出现的各种N-1故障对混合系统优化运行的影响，所得到的混合系统运行状态无法满足各种可能出现故障下的安全运行要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种电-气混合系统安全约束最优能量流计算方法，以较好地满足电-气混合系统的安全运行要求。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种电-气混合系统安全约束最优能量流计算方法，包括：

通过终端来分别获取确定电网各节点的电负荷以及天然气网各节点的气负荷；

根据所获取的电负荷和气负荷，以及混合系统中燃气发电机和电机驱动压缩机的耦合约束、电力系统和天然气系统在正常运行条件下的运行约束和N-1故障下的安全运行约束，来构建电-气混合系统安全约束最优能量流计算模型；其中，N为混合系统节点个数；

对电-气混合系统安全约束最优能量流计算模型进行求解，得到混合系统的优化运行状态和策略；

将所得到优化运行策略对应各电源和气源出力发送给各个电源和气源执行。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：