[发明专利]一种天然气发电机组选址定容优化规划方法及系统

说明书

本发明提供一种天然气发电机组选址定容优化规划方法及系统，包括：确定天然气发电机组不同容量在系统不同布局点的不同分布情景；针对不同分布场景分别建立对应的天然气发电机组优化规划模型；采用非时序蒙特卡洛方法对天然气发电机组优化规划模型进行状态抽样、对电气联合系统进行拓扑分析以及对电气联合系统进行能流计算，确定天然气发电机组优化规划模型可靠性指标；采用双线性插值方法对各个分布场景下天然气发电机组优化规划模型的可靠性指标拟合，得到可靠性指标、天然气发电机组容量以及天然气发电机组在系统中的布局点之间的函数关系，并基于函数关系对天然气发电机组进行选址定容。本发明更好体现电气联合系统优化用能和能量交换的特点。

技术领域

本发明属于电气联合技术领域，更具体地，涉及一种天然气发电机组选址定容优化规划方法及系统。

背景技术

随着能源综合系统的发展，电-气互联综合能源系统将电、气两种不同能源耦合互补并实现高效利用，将成为未来能源形式的主流之一。未来，用户对于能源的需求不断增长，只有通过工业基本建设，扩大能源系统规模才能满足。规划可按能源生产、传输和消纳等环节进行详尽开展；电-气联合系统中如电转气设备和天然气发电机组等耦合设备的规划是连接能源生产和消纳的桥梁和纽带，需要兼顾经济性和可靠性。作为能源系统的重要组成部分，优化规划电气联合系统天气发电机组，可保障电-气能源的安全、可靠、经济传输，是实现能源综合利用的重要基础工作。

目前，国内外研究者对电-气联合系统的耦合设备优化规划方法已进行一定程度的研究。中国专利说明书CN111222721A中公开了一种提升电力系统恢复力的电-气网扩展规划方法，针对不同极端事件下的电力系统与天然气系统故障场景的生成与削减；根据直流潮流对电力系统进行建模；根据韦茅斯方程对天然气系统进行建模；使用分段线性化的方法对非线性Weymouth方程进行线性化；利用hedging progressive algorithm方法对产生的随机规划问题进行求解，并得到天然气发电机组最优安装位置，提升综合能源系统的恢复力。该方法获取的天然气发电机安装位置，可以有效降低灾中电力系统的切负荷量，提升电力系统的恢复力。

上述专利关于电-气联合系统中天然气发电机组规划的研究，在侧重于所研究提升电力系统恢复能力的基础上，都得到了较好的规划方案，但在实现电-气等不同能源转化传输中，有必要考虑对耦合设备天然气发电机组在规定时间、规定条件下完成能源转化传输能力，从而进一步提升不同或同种能源间的能源利用率。为此，研究者进一步在规划中考虑了能源可靠性。可靠性可作为评估规划方案是否具有能源转化传输能力的重要指标，在规划模型中考虑供能可靠性可实现不同能源间高效传输转化。

文献“计及电转气规划的综合能源系统运行多指标评价”基于电转气设备和天然气发电机组在电气联合系统中可使能量双向流动的作用，提出一种配置电转气设备的电-气联合系统优化模型，分析电转气设备的应用对负荷供能率及可再生能源过剩率的影响。提出了电转气设备的应用场景及联合系统配置模型；设置了相应指标对联合系统进行建模，并以电转气设备、蓄电池和天然气发电机组的建设及运维成本最小为目标函数。在电气联合系统中计及电网削峰填谷率、天然气系统消纳率等指标，采用改进差分进化算法对目标函数进行优化，使用遍历方法以经济最优选取耦合设备的最佳安装位置。

文献“A Linear Programming Approach to Expansion Co-Planning in Gasand Electricity Markets”提出了一种新型以电-气联合系统总资本和运行成本最小为目标的扩展协同规划模型。在考虑低碳的环境要求下，天然气发电机组的持续快速增长将会提升天然气的需求增加。可靠性的供气成为电力系统规划中需要考虑的一个重要因素，并且天然气发电机组计及了天然气供应约束和输出容量要求。引入线性公式来处理目标函数和约束的非线性问题，并通过迭代过程模拟了电-气系统之间的物理和经济相互作用。