[发明专利]计及管道爬坡的气电联合系统日前机组组合优化方法

说明书

一种计及管道爬坡的气电联合系统日前机组组合优化方法，包括以下步骤：S1、建立计及管道爬坡的天然气动态过程管道传输模型；S2、建立天然气管道压缩机功耗模型；S3、以最小化气电联合系统运行成本为目标函数，建立计及管道爬坡的气电联合系统日前机组组合模型；S4、采用CCG算法求解气电联合系统日前鲁棒调度问题。本设计充分考虑天然气在管道中的流体力学特性，同时对压缩机进行精确建模应对管道爬坡可能出现的气压越限问题，解决了现有模型建模不够精确的问题；与此同时，优化方法能够充分利用燃气机组、电转气机组和压缩机在天然气系统与电力系统之间进行能量交换，提高了气电联合系统灵活性，有效促进风电消纳。

技术领域

本发明涉及电气工程领域，尤其涉及一种计及管道爬坡的气电联合系统日前机组组合优化方法。

背景技术

为解决能源危机、全球气候变暖等能源问题，以风电为代表的可再生能源在全国范围内得到了大规模发展，同时由于可再生能源的间歇性、波动性，也对电力系统灵活性提出了更高的要求。而基于天然气-电力互联的综合能源系统能够有效解决大规模风电接入问题：一方面，燃气机组与P2G机组都具备快速调解出力能力，能够有效平抑风电的出力波动；另一方面，天然气管道具有极其优异的储能潜力，配合P2G机组能够更多地消纳高峰时段的风电功率。

与电力系统中能量可以光速传递不同，天然气系统的物质能量传输的载体是流体，其在天然气管道中的传输速度远远不及光速。天然气系统从开始响应到达到稳态，往往需要几个小时，而在电力系统中这一过程在毫秒级即可完成。因此在气电联合系统的研究中，采用天然气稳态模型得到的结果不具备现实意义，必须考虑天然气动态过程。同时，天然气在传输过程中可能要经过长管道高落差的管道，所以在考虑动态过程的同时还要计及管道坡度的影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的建模精确度低的缺陷与问题，提供一种建模精确度高的计及管道爬坡的气电联合系统日前机组组合优化方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种计及管道爬坡的气电联合系统日前机组组合优化方法，该方法包括以下步骤：

S1、建立计及管道爬坡的天然气动态过程管道传输模型；

S2、建立天然气管道压缩机功耗模型；

S3、以最小化气电联合系统运行成本为目标函数，建立计及管道爬坡的气电联合系统日前机组组合模型；

S4、采用CCG算法求解气电联合系统日前鲁棒调度问题。

步骤S1中，通过以下三个方程来描述天然气动态过程：

天然气动量方程：

式中，A_ij为管道ij横截面积，M_Fij，t+1为管道ij前端在t+1时刻的天然气物质流量，M_Eij，t+1为管道ij末端在t+1时刻的天然气物质流量，M_Fij，t为管道ij前端在t时刻的天然气物质流量，M_Eij，t为管道ij末端在t时刻的天然气物质流量，Δt为时间步长，L_ij为管道ij的长度，p_j，t+1为管道ij的末端节点j在t+1时刻的天然气压强，p_i，t+1为管道ij的前端节点i在t+1时刻的天然气压强，p_j，t为管道ij的末端节点j在t时刻的天然气压强，p_i，t为管道ij的前端节点i在t时刻的天然气压强，g为重力加速度，α为管道ij与水平面的夹角，c为音速，λ为摩擦系数，为管道ij内天然气平均流速，d_ij为管道ij的直径；

管道物质平衡方程：

气体状态方程：

p＝c²ρ