[发明专利]气电联合系统日前鲁棒协调优化调度方法

权利要求书

1.一种气电联合系统日前鲁棒协调优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立气电联合系统中的能量枢纽；

步骤2：构建以最小化基础场景系统中与能量供应以及储能设备运行相关的总成本为目标函数，考虑协调优化调度运行约束、协调优化调度网络约束、气电耦合约束和考虑不确定性的约束的气电联合系统日前鲁棒协调优化调度模型；

步骤3：建立CCG求解法中的气电联合系统日前鲁棒协调优化调度模型主问题；

步骤4：利用辅助二进制变量f将非线性的天然气潮流模型中的符号函数sgn替换掉，再引入辅助变量r来代表公式中的乘积项，最后通过分段线性化将主问题中的非线性的天然气潮流模型转换为混合整数线性规划的形式；

步骤5：建立CCG求解中的气电联合系统日前鲁棒协调优化调度模型子问题；

步骤6：运用CCG法求解气电联合系统日前鲁棒协调优化调度模型；

步骤7：输入气电联合系统数据、设备参数、运行参数等，采用商业求解器Gurobi对综合能源配网优化运行模型进行求解，得出气电联合系统短期协调优化结果。

2.根据权利要求1所述的气电联合系统日前鲁棒协调优化调度方法，其特征在于，步骤1所述气电联合系统中的能量枢纽具体如下：

能量枢纽代表电能和天然气之间的转换和储存过程，具体包括燃气机组、电转气设备和储气设备。

3.根据权利要求1所述的气电联合系统日前鲁棒协调优化调度方法，其特征在于，步骤2所述气电联合系统日前鲁棒协调优化调度模型具体如下：

(1)目标函数

式中：t，i，j分别为为时间，发电机组和天然气气井的索引；GU为燃气机组的集合；(·)^b为基础场景对应的变量；为基础场景中机组i的调度出力安排；F_i^c和C_i^fuel分别机组i的热耗曲线以及燃料价格；和分别为机组i开机和停机的燃料消耗；G_jt为天然气井j的产气量；指天然气储气设备s的天然气流出量；和分别为天然气井j的生产成本和天然气储气设备s的储气费用；

(2)运行约束

(2.1)能量生产约束

式中：a为电转气设备的索引；和机组i和电转气设备a在t时刻的工作状态(commitment statuses)；机组i在t-1时刻的工作状态；P_i^min和P_i^max为机组i的最小和最大容量；和P_a^max分别为电转气设备a的基础场景调度和最大容量；为基础场景中机组i在t时刻的调度出力安排；为基础场景中机组i在t-1时刻的调度出力安排；和分别为机组i开机和停机的燃料消耗；N(e)为连接到母线e的一系列设备集合；和代表机组i在t时刻的开机和停机时间计数器；和代表机组i在t-1时刻的的开机和停机时间计数器；T_i^on和T_i^off为机组i最小开停机时间；su_i和sd_i分别为机组i开机和停机的燃料消耗；UR_i和DR_i分别为机组i的上爬坡率和下爬坡率；G_jt为天然气井j的生产水平；和为天然气井j的生产水平下限和上限；

(2.2)能量储存约束

式中：E_st为天然气储气设备s在t时刻的储气量；和分别为储气设备s的注入气量和流出气量；和分别代表储气设备s的最小和最大储气容量；和为储气设备s的最小和最大气流量限制；

(2.3)风力发电约束

式中：为风电场w基础场景下的调度；为风电场w预测出力，即可用的风力发电；

(3)网络约束

(3.1)节点平衡

式中：为电力输电线路l在基础场景下的潮流；s(l)/s(mn)和r(l)/r(mn)分别为输电线路l和天然气管道mn的送端(sending)母线/节点以及受端(receiving)母线/节点；为基础场景的电力负荷d；G(m)为连接到天然气节点m的一系列设备集合；GL_mn,t指天然气管道mn中的天然气潮流；G_it和G_at分别代表燃气机组i的天然气消耗量和电转气设备a的天然气产量；G_gt为天然气负荷g的耗气量；

(3.2)能量潮流

式中：和分别为输电线路l送端母线和受端母线的相角；x_l为线路l的电抗；指输电线路l最大的潮流限制；π_mt为天然气节点m的气压平方；K_mn为天然气管道Weymouth特性参数；

(3.3)节点约束

式中：和分别为电力网络母线e相角最小和最大限制；和为天然气网络节点m最小和最大的气压平方限制；Γ_c＞1为压缩常数，促进天然气从低气压节点流向高气压节点；

(4)气电耦合约束

式中：HHV指高发热值(high heating value)，其值为1.026MBtu/kcf；φ为能量转换系数，且＝φ＝3.4MBtu/MWh；为电转气设备的效率；

(5)针对不确定性的约束

v_1t,v_2t≥0

式中：不确定的电力负荷可以在区间之内任意取值。和分别为发电机组，电转气设备和风电场根据不同的电力负荷以及风力发电的不确定值，然后调整之后的调度安排；(·)^u为在不确定环境下对应的变量；v_1t和v_2t为松弛变量；D分别W对应电力负荷和风力发电的不确定性合集；NT，ND和NW分别为小时，电力负荷和风电场的数量；以及为不确定性合集中的二进制指示标；Δ_d和Δ_w为不确定行预算，其取值范围在0到NT之间；和为电力负荷和风力发电的预测偏差；和分别为调整后潮流和母线相角；λ为约束条件对应的对偶变量；R_i^down和R_i^up为机组矫正动作下爬坡和上爬坡能力。