[发明专利]考虑大气污染扩散的电-气互联系统分布式优化调度方法

权利要求书

1.考虑大气污染扩散的电-气互联系统分布式优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立包含电力网络模型、天然气网络模型以及大气污染物时空扩散模型的整体优化模型，要求所建模型中的非凸约束为凸函数之差的形式；

步骤2：对于步骤1中的所有模型通过罚凸凹(PCCP)-广义Benders(GBD)分解双层迭代方法以供能成本最低为目标进行优化，得出各大气污染监测点处的污染物浓度作为其污染浓度；

步骤3：以步骤2中的基准污染浓度为基值构建标幺化的污染浓度贡献总量指标；

步骤4：为步骤1中的整体优化模型增加大气污染约束。

步骤5：对于添加了大气污染约束的模型通过罚凸凹-广义Benders双层迭代方法以供能成本最低为目标进行优化。以优化结果指导电气互联系统的调度运行。

2.根据权利要求1所述考虑大气污染扩散的电-气互联系统分布式优化调度方法，其特征在于，在步骤1中，采用高斯烟团模型作为所述大气污染物时空扩散模型来描述描述污染物的空间扩散过程，该模型将连续的烟流看成由一系列在大气中漂移扩散的烟团组成；

在调度模型中，机组出力、气源出力等变量的时间步长Δt被称为调度时段；将调度时段再划分为M个步长为Δτ＝Δt/M的排放时段；每个排放时段释放一个烟团代表该时段内排放的污染物，且每个调度时段内所有排放时段的烟团质量均相等调度时段索引用t表示，排放时段索引用τ表示，τ∈t表示排放时段τ是调度时段t中的分段；若发电机i在τ'时段排放一个质量为Q(τ')的烟团，则它对τ时段监测点(x,y,z)的浓度贡献C_i为：

C_i(τ′,τ,x,y,z)＝Q_i(τ′)×G_i(τ′,τ,x,y,z) (1)

分布函数G_i的计算如式(2)所示，其中ψ是为表示方便而设置的中间变量，e为自然常数2.71828..；

σ_x(τ',τ)、σ_y(τ',τ)、σ_z(τ',τ)分别是τ'时段的烟团在τ时段x、y、z轴方向的扩散参数；x_i(τ',τ)、y_i(τ',τ)、z_i(τ',τ)为该烟团在τ时段的中心坐标；扩散参数计算式为：

式中，下标α代表x、y、z轴，a_α(τ),b_α(τ)为与大气稳定级有关的常数；烟团中心坐标可由烟团运动过程中的风速条件计算如下：

式中(x_i,0,y_i,0)为发电机i的位置坐标，z_i,0为其有效排放源高，[v_x(n),v_y(n),v_z(n)]^T为风速向量；

随着烟团的扩散其浓度不断减小直至可以忽略不计；假设烟团释放W个排放时段后即对监测点的浓度不再有影响，设电-气互联系统(Integrated Power and Gas System,IPGS)中有N_G个发电机，则IPGS对监测点j在时段τ的浓度贡献C(τ,j)为此前W个排放时段所有发电机排放的浓度贡献和，即

一个调度时段的污染物浓度贡献值为其各分段的平均值，调度时段t内监测点j的平均浓度为：

。

3.根据权利要求1所述考虑大气污染扩散的电-气互联系统分布式优化调度方法，其特征在于，在步骤3中，所述污染浓度贡献总量的计算公式如下：

C_j,t为步骤2中得到的监测点j在时段t的基准污染浓度，T为所有调度时段的集合，C_base为各个监测点的加权浓度和，ω_j为监测点j的权重，取决于其环境容忍能力，C_j,t,0为IPGS对所有监测点的综合浓度贡献值。