[发明专利]天然气系统气源供气流量调度的节点级分散方法

权利要求书

1.一种天然气系统气源供气流量调度的节点级分散方法，其特征在于，所述天然气系统气源供气流量调度的节点级分散方法包括：

根据已知的天然气系统的结构和参数，建立节点气流量平衡的线性渐近方程；

根据所述线性渐近方程、气源供气成本以及支路压缩机压强变比，建立天然气系统气源供气流量调度的二次规划模型；

根据所述二次规划模型建立拉格朗日函数；

根据所述拉格朗日函数建立节点级分散迭代公式，继而根据所述节点级分散迭代公式获取所述天然气系统的气源供气流量调度值；

所述根据已知的天然气系统的结构和参数，建立节点气流量平衡的线性渐近方程包括：

根据所述天然气系统的支路参数和支路两端的压强，运用Weymouth方程并撤分其中的耦合项，建立如下的支路天然气流量的线性渐近表达式：

f_ij＝a_ijP_i+b_ijP_j+c_ijk_ij+d_ijk_ji

其中，f_ij为从节点i流入支路ij的天然气流量变量；i和j均为所述天然气系统中节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1，2，…，n}，n为所述天然气系统中所述节点的总个数；P_i和P_j分别为所述节点i和节点j的天然气压强；k_ij为所述支路ij上所述节点i一侧的压缩机所产生的相对所述节点i的压强变比，不存在所述节点i一侧的压缩机时k_ij＝1；k_ji是所述支路ij上所述节点j一侧的压缩机所产生的相对所述节点j的压强变比，不存在所述节点j一侧的压缩机时k_ji＝1；a_ij为按照确定的所述支路ij的第1修正参数；b_ij为按照确定的所述支路ij的第2修正参数；c_ij为按照确定的所述支路ij的第3修正参数；d_ij为按照确定的所述支路ij的第4修正参数；C_ij是所述支路ij的管道流量传递参数；B_ij为所述支路ij上所述节点i一侧的压缩机增压产生的流量损耗参数；s_ij＝sgn(P_ik_ij-P_jk_ji)为符号函数；

根据所述支路天然气流量的线性渐近表达式和所述天然气系统的支路连接结构，按照流量守恒建立如下的所述节点i的气流量平衡的线性渐近方程：

其中，f_Si为接于所述节点i的气源供气流量变量；f_Di为接于所述节点i的气荷吸气流量参数；

所述根据所述线性渐近方程、气源供气成本以及支路压缩机压强变比，建立天然气系统气源供气流量调度的二次规划模型包括：

以所述线性渐近方程为约束，并以所述气源供气成本与所述支路压缩机压强变比相对1的偏移量的平方和之和最小为目标函数，建立如下的所述天然气系统气源供气流量调度的二次规划模型：

其中，α_Si为节点i的气源的供气成本函数中二次项以计入气源增压成本的系数；β_Si为所述节点i的气源的供气成本函数中一次项的系数；γ_Si为所述节点i的气源的供气成本函数中常数项；Ω_i是编号为i的节点的所有邻居节点之编号集合；编号为n的节点是天然气系统气流量调度的压强参考节点；i和j均为所述天然气系统中节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1，2，…，n}，n为所述天然气系统中所述节点的总个数；P_i和P_j分别为所述节点i和节点j的天然气压强；k_ij为所述支路ij上所述节点i一侧的压缩机所产生的相对所述节点i的压强变比，不存在所述节点i一侧的压缩机时k_ij＝1；k_ji是所述支路ij上所述节点j一侧的压缩机所产生的相对所述节点j的压强变比，不存在所述节点j一侧的压缩机时k_ji＝1；a_ij为按照确定的所述支路ij的第1修正参数；b_ij为按照确定的所述支路ij的第2修正参数；c_ij是按照确定的所述支路ij的第3修正参数；d_ij是按照确定的所述支路ij的第4修正参数；C_ij是所述支路ij的管道流量传递参数；B_ij是所述支路ij上所述节点i一侧的压缩机增压产生的流量损耗参数；s_ij＝sgn(P_ik_ij-P_jk_ji)是符号函数；f_Si为接于所述节点i的气源供气流量变量；f_Di为接于所述节点i的气荷吸气流量参数；

所述根据所述二次规划模型建立拉格朗日函数包括：

根据所述二次规划模型，按拉格朗日函数的定义建立如下的拉格朗日函数；

其中，为拉格朗日函数；λ_i为对应节点i的气流量平衡方程的拉格朗日乘子；α_Si为节点i的气源的供气成本函数中二次项以计入气源增压成本的系数；β_Si为所述节点i的气源的供气成本函数中一次项的系数；γ_Si为所述节点i的气源的供气成本函数中常数项；Ω_i是编号为i的节点的所有邻居节点之编号集合；编号为n的节点是天然气系统气流量调度的压强参考节点；i和j均为所述天然气系统中节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1，2，…，n}，n为所述天然气系统中所述节点的总个数；P_i和P_j分别为所述节点i和节点j的天然气压强；k_ij为所述支路ij上所述节点i一侧的压缩机所产生的相对所述节点i的压强变比，不存在所述节点i一侧的压缩机时k_ij＝1；k_ji是所述支路ij上所述节点j一侧的压缩机所产生的相对所述节点j的压强变比，不存在所述节点j一侧的压缩机时k_ji＝1；a_ij为按照确定的所述支路ij的第1修正参数；b_ij为按照确定的所述支路ij的第2修正参数；c_ij是按照确定的所述支路ij的第3修正参数；d_ij是按照确定的所述支路ij的第4修正参数；C_ij是所述支路ij的管道流量传递参数；B_ij是所述支路ij上所述节点i一侧的压缩机增压产生的流量损耗参数；s_ij＝sgn(P_ik_ij-P_jk_ji)是符号函数；f_Si为接于所述节点i的气源供气流量变量；f_Di为接于所述节点i的气荷吸气流量参数；

所述根据所述拉格朗日函数建立节点级分散迭代公式，继而根据所述节点级分散迭代公式获取所述天然气系统的气源供气流量调度值包括：

根据所述拉格朗日函数，按驻点的定义建立如下的驻点方程组：

其中，为拉格朗日函数；λ_i为对应节点i的气流量平衡方程的拉格朗日乘子；α_Si为节点i的气源的供气成本函数中二次项以计入气源增压成本的系数；β_Si为所述节点i的气源的供气成本函数中一次项的系数；γ_Si为所述节点i的气源的供气成本函数中常数项；Ω_i是编号为i的节点的所有邻居节点之编号集合；编号为n的节点是天然气系统气流量调度的压强参考节点；i和j均为所述天然气系统中节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1，2，…，n}，n为所述天然气系统中所述节点的总个数；P_i和P_j分别为所述节点i和节点j的天然气压强；P_n是所述编号为n的节点的天然气压强，且P_n＝1是已知量；k_ij为所述支路ij上所述节点i一侧的压缩机所产生的相对所述节点i的压强变比，不存在所述节点i一侧的压缩机时k_ij＝1；k_ji是所述支路ij上所述节点j一侧的压缩机所产生的相对所述节点j的压强变比，不存在所述节点j一侧的压缩机时k_ji＝1；a_ij为按照确定的所述支路ij的第1修正参数；b_ij为按照确定的所述支路ij的第2修正参数；c_ij是按照确定的所述支路ij的第3修正参数；d_ij是按照确定的所述支路ij的第4修正参数；C_ij是所述支路ij的管道流量传递参数；B_ij是所述支路ij上所述节点i一侧的压缩机增压产生的流量损耗参数；s_ij＝sgn(P_ik_ij-P_jk_ji)是符号函数；f_Si为接于所述节点i的气源供气流量变量；f_Di为接于所述节点i的气荷吸气流量参数；d_ji是按照确定的所述支路ji的第4修正参数；C_ji是所述支路ji的管道流量传递参数；s_ji＝sgn(P_jk_ji-P_ik_ij)是符号函数；

基于所述驻点方程组，建立如下的节点级分散迭代公式，继而根据所述节点级分散迭代公式获取所述天然气系统的气源供气流量调度值：

其中，(t+1)表示第t+1步的迭代步数；(t)表示第t步的迭代步数；σ为大于0小于1的惯性参数。