[发明专利]一种考虑供能可靠性的电气耦合系统柔性规划方法

说明书

本发明公开了一种考虑供能可靠性的电气耦合系统柔性规划方法，包括：(1)建立典型的电气耦合系统设备模型，包括不确定性变量的建模和主动控制变量的建模；(2)构建电气耦合系统的目标函数与约束条件；(3)对所述目标函数进行柔性化处理，协调不确定性变量和主动控制变量，构建柔性规划模型；(4)进行解耦，将问题转化为单层优化问题；并对潮流方程进行线性化处理，最终求解得到适应性最强的柔性规划方案。将本发明的柔性规划方法应用于电气耦合系统的规划层面，可在保证经济性的基础上，有效提升系统的供能可靠性；并将可再生能源的不确定性与需求侧负荷响应纳入考虑，提升可再生能源的利用率与系统主动性，实现电气耦合系统中各种设备的最优选址和定容。

技术领域

本发明涉及一种基于CCHP耦合的计及系统供能可靠性的电-气耦合系统柔性规划问题，提出一种考虑CCHP耦合与系统供能可靠性的电-气耦合系统柔性规划方法。

背景技术

传统电网面临着能源短缺燃料枯竭和弃风弃光严重的两大问题，如何提升可再生能源消纳能力引起了专家与学者们的关注。天然气作为一种应用广泛且拥有大规模配送网络的清洁能源，可通过实现配电网与配气网之间的耦合来缓解可再生能源消纳问题。通过能量集线器耦合，其内集成多种能量转化装置，完成电-气系统之间的互联，可有效改善可再生能源消纳能力，并提升系统的运行灵活性和可靠性。此外，随着电-气互联系统结构的愈发复杂与庞大，系统能否维持其供能可靠性也成为了一项具有重大意义的前瞻性工作。同时，风电、光伏等可再生能源比例的升高与需求侧响应负荷的加入使得传统的网架规划方法拥有较大的局限性；因此，可采用柔性规划处理诸多的不确定性变量和主动性变量，提升区域综合能源系统的经济性、安全性与可靠性。

目前对CCHP的研究多基于输电网和输气网层面，缺乏在配电网和配气网层面的研究，并且在配网规划的方向领域也不够充分。此外，目前对于电气耦合系统规划方法的研究通常不考虑可靠性的影响，对于可靠性和经济性之间的关系通常只停留在定性分析的层面，缺少定量的分析计算。同时，电气耦合系统考虑风光出力等不确定性变量时通常采用随机优化的方法，柔性优化多应用于配电网层面，缺少电-气协同规划层面的研究。因此，如何在配网间采用CCHP耦合的基础上考虑系统供能可靠性，并建立柔性规划模型进行网架拓展，是一个亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的旨在提供一种基于CCHP耦合与系统供能可靠性的电-气耦合系统柔性规划方法，该方法考虑可再生能源不确定性问题，在计及各项投资成本和运行成本的基础上，通过对可削减负荷引入惩罚系数，考虑系统的能量短缺成本，建立柔性规划模型，从而实现对配电线路、天然气管道、CCHP厂站等的选址和定容。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种考虑供能可靠性的电气耦合系统柔性规划方法，所述电气耦合系统包括依次连接的配电网、CCHP耦合设备以及天然气网，包括如下步骤：

步骤1、建立典型的电气耦合系统设备模型，包括不确定性变量的建模和主动控制变量的建模，所述不确定性变量为风电、光伏，所述主动控制变量为可削减负荷和可转移负荷等。

步骤2、根据步骤1电气耦合系统设备模型，构建电气耦合系统的目标函数与约束条件；所述约束条件具体为：配电网约束条件、天然气网约束条件、CCHP耦合约束条件和状态变量约束条件。

步骤3、对所述目标函数进行柔性化处理，协调不确定性变量和主动控制变量，构建柔性规划模型；

步骤4、对步骤3构建的柔性规划模型进行解耦，将问题转化为单层优化问题；并对潮流方程进行线性化处理，最终求解得到适应性最强的柔性规划方案。

进一步地，步骤1中不确定性变量的建模为：

P_i(t)＝P_i^pre(t)+ΔP_i(t)