[发明专利]配电网气网综合能源系统无功优化方法

说明书

本发明提供一种配电网气网综合能源系统无功优化方法，包括：确定配电子系统和配气网子系统以及耦合环节的参数；建立数学模型；利用圆锥松弛技术对模型进行二阶锥松弛，使其求解问题转变为一个混合整数凸规划问题；无功优化求解；将模型优化后的计算结果和优化之前的相比较，查看效果。本发明针对配电网气网综合能源系统中的配电网子系统在含有无功补偿装置时的无功优化问题，将原始的非凸非线性求解的数学模型经过二阶锥规划以及布尔展开法和大M法，转化为混合整数凸规划问题，使得数学模型变得可解，并且算例证明优化后的数学模型优化前的有一定的优越性。

技术领域

本发明属于无功优化技术领域，尤其涉及一种配电网气网综合能源系统无 功优化方法。

背景技术

自实施能源规划以来，我国的能源消费结构不断优化，天然气消费比重稳 中有增。为了提高能源的利用率，区域冷热联供(DHC，District Heating and Cooling)系统、热电联产(CHP，Combined Heating and Power)系统和冷热电 联供(CCHP，Combined CoolingHeating and Power)系统己经在很多国家得到 了应用。这些综合能源系统通过电/热/冷环节的有机协调，可以尽可能地减少对 能源的浪费，提高能源的利用效率。而且，由于不同能源供应系统的运行特性 各不相同，通过各系统间的协调运行，可以有效降低能源供应环节的不确定性， 从而可以明显提高可再生能源的消纳率。

无功优化实质上就是寻找最优潮流，控制所有类型的可控变量，如变压器 变比、发电机和并联电容器/电抗器(SCR，Shunt Capacitor/Reactor)的无功出 力，来优化稳态功率流。无功优化的目的就是在满足电网的安全稳定运行和一 些操作约束的情况下，将电网传输损耗或其它适当定义的目标函数降到最低值。 由于变压器的分接头和并联电容器/电抗器的无功出力通常是离散值，因此无功 优化一般被建模成一个混合整数非线性规划(MINLP，Mixed-Integer Nonlinear Programming)问题。然而，在配电网络中，无功优化可以被建模成一个混合整 数线性规划问题，这样可以更有效地得到全局最优解。截至目前，己有很多解 决无功优化的方法被提出。这些方法大致可以分成两类：第一类属于智能方式， 例如利用遗传算法、粒子群算法和动态多种群自适应差分进化算法进行优化等； 另外一类则是采用经典的数学规划方法，例如利用连续的二次规划算法和内点 法等。近些年来，很多学者对多目标无功优化算法进行了研究，对电网进行多 目标无功优化可以显著提高电压质量和电压稳定裕度并降低网络有功损耗。目 前为止，大多数文献都集中于热网和电网的集中式联合优化研究，考虑到天然 气的在能源消费中的比重逐渐增加，故针对配电网-气网综合能源系统无功优化 的问题进行求解亟待解决。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种配电网气网综合能源系统无功优化 方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的 概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这 些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后 面的详细说明的序言。

本发明采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，提供一种配电网气网综合能源系统无功优化方法， 包括：

S1：获取配电网子系统、配气网子系统的节点支路数据，以及所述配电网 子系统与配气网子系统耦合环节的设备运行参数；

S2：针对所述配电网子系统，以网络有功损耗为目标函数建立数学模型；

S3：利用圆锥松弛技术对建立的所述数学模型进行二阶锥松弛；

S4：基于目标函数、配电网和配气网自身的等式以及不等式约束条件，结 合步骤S3中所求解的线性化有载调压变压器和离散无功补偿装置的无功约束数 学模型构成配电网与配气网的无功优化问题，并对问题进行求解得到结果数据；