[发明专利]气电联合系统日前鲁棒协调优化调度方法

说明书

本发明公开了一种气电联合系统日前鲁棒协调优化调度方法，将位于同一地理位置的燃气机组，电转气设备和天然气储气设备建模为能源枢纽，气电联合系统的鲁棒优化模型通过CCG法的主问题‑子问题框架进行求解，非线性的天然气约束通过分段线性化进行线性化处理，并且加入到主问题中进行求解，另外，双层的安全检查子问题被转化为单层的双线性问题，进而通过极值点法重新写成混合整数规划的形式，仿真分析表明电转气设备能够通过将过剩的风力发电转化为天然气来有效地降低弃风率。鲁棒优化模型能够在电力负荷和风力发电不确定的情况下保证气电联合系统运行的安全性，总体来说就是投入更多的机组来提供足够的系统爬坡能力。

技术领域

本发明属于综合能源系统优化运行技术领域，特别涉及一种气电联合系统日前鲁棒协调优化调度方法。

背景技术

对于包含大量燃气机组的电力系统来说，电力系统发电计划和发电成本将会直接受到天然气价格或者天然气生产成本的影响。而且电能供给的可靠性和安全性问题将在电力负荷和天然气负荷同时达到高峰时凸显。此外，天然气气井停运以及天然气管道的安全事故既会导致多个燃气机组强迫停运，也会给天然气系统运营商也面临着来自燃气机组更加波动的负荷，因为需要通过频繁调节燃气机组来平抑负荷或者风力发电的不确定性。将电力系统和天然气系统一起进行建模形成气电联合系统以确保在不确定环境下达到最优协调优化运行是很有必要的。

虽然目前鲁棒优化已经比较成功地应用到了电力系统调度运行中来应对各种不确定性，但是，目前基于鲁棒优化的气电联合系统日前协调优化调度方面的研究还较少。而且，大多数文献并没有全完反映气电联合系统的运行成本，比如说燃气机组的运行成本以及天然气系统的生产成本。此外，燃气机组和电转气设备一般被看作是独立的设备并且是独立优化调度。并且，也没有燃气机组、电转气设备和天然气储气设备之间的协调研究。

因此，针对上述背景，进一步利用鲁棒优化对气电联合系统日前协调优化调度进行研究是很必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种气电联合系统日前鲁棒协调优化调度方法，该方法通过建立燃气机组和电转气设备等气电联合系统耦合设备的数学模型，结合系统运行约束、网络约束和针对不确定性的约束，建立了气电联合系统日前鲁棒协调优化调度模型，通过CCG(Column-and-Constraint Generation)求解法建立并求解系统的主问题与子问题，最后通过MATLAB编程，采用Gurobi进行求解算例仿真，验证了电转气设备能够通过将过剩的风力发电转化为天然气来有效地降低弃风率；鲁棒优化模型能够在电力负荷和风力发电不确定的情况下保证气电联合系统运行的安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种气电联合系统日前鲁棒协调优化调度方法，包括以下步骤：

(1)：建立气电联合系统中的能量枢纽；

(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；

(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；

(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(MILP)的形式；

(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；

(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；

(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。