[发明专利]一种标准线性化综合能源系统模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种标准线性化综合能源系统模型的构建方法，该方法将单个能量枢纽模型以负荷的方式融入到综合能源系统中，构成一个标准的复杂综合能源系统，并在系统中考虑了电网和天然气网的传输线限定方程、空气压缩机限定方程和能量枢纽的限定方程。该专利将消除非线性后的综合能源系统的优化问题将变成一个混合整数线性化最优求解问题。与传统非线性模型相比，本专利提出的线性模型可以有效的利用已经存在的线性优化工具箱，从而可以保证求解结果可以满足全局最优，为综合能源的运行提供更加经济的运行方式。

技术领域

本发明属于综合能源系统模型构建和优化领域，涉及一种标准线性化综合能源系统模型的构建方法。

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。天然气资源在能源平衡中的作用不断加强，随着技术的进步可采储量进一步提升。并且，燃气轮机具有快速启停特性和快速负荷调节特性,可与风电机组组成风气互补系统补偿风电厂出力波动，使得整个电力系统出力较为稳定。电力网络和天然气网络联系密切，双网耦合系统的研究受到越来越多的关注。此外，P2G和CHP等技术使得电力系统与天然气系统之间的能量流动由单向变为双向，可实现电力和天然气的相互转换，有助于实现多能源系统相互融合，加强能源资源之间的有效互动使得能源跨越不同时间、空间尺度，实现高速传导和协同优化，深入推进能源互联网的发展。多能源系统的耦合特性和互动影响是提升整个能源系统性能、降低能源价格的关键，而电力系统和天然气系统是能源互联网发展的最为关键的能源供应和网络传输系统。因此，考虑电力、天然气多种复杂网络传输限制条件的多能源系统线性优化建模是一个急需解决的难点问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种标准线性化综合能源系统模型的构建方法，该方法构建得到的线性模型可以有效的利用已经存在的线性优化工具箱，从而可以保证求解结果可以满足全局最优，为综合能源的运行提供更加经济的运行方式。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种标准线性化综合能源系统模型的构建方法，包括以下步骤：

1)将单个小型园区能量枢纽模型以负荷的方式融入到大型区域综合能源系统中，构成一个大型区域复杂综合能源系统；

2)在步骤1)构成的大型区域复杂综合能源系统中考虑电网和天然气网的传输线限定方程、空气压缩机限定方程和能量枢纽的限定方程，并消除上述限定方程引入的非线性因素，构建得到标准线性化综合能源系统模型。

优选地，步骤1)中，将单个小型园区能量枢纽模型以负荷的方式融入到大型区域综合能源系统中，以经济最优为目标给出复杂综合能源系统的优化目标函数，如下式所示：

F_Ci(P_Ci)＝a_Ci(P_Ci)²+b_CiP_Ci+c_Ci,P_Cimin≤P_Ci≤P_Cimax (2)

式中，a_Ci、b_Ci和c_Ci为第i个碳燃烧发电机的生产成本系数；S_u为燃气井供应的燃气量；λ_u为天然气开采的生产成本系数；TC为复杂综合能源系统总的生产成本；式中等号右侧第一项为天然气开采设备的采购成本，第二项为天然气开采设备的采购成本煤电发电厂的耗费燃油的和维护成本；F_Ci为第i个燃煤发电机的生产成本；P_Ci为第i个燃煤发电机发电量，其最大值为P_Cimax，最小值为P_Cimin。