[发明专利]一种基于能源中心的电气混联系统建模和优化调度方法

摘要

本发明公布了一种基于能源中心的电气混联系统建模和优化调度方法，本发明首先建立了电力网络、天然气网络和能源中心模型，电力网络和天然气网络通过能源中心耦合形成电气混联系统。然后以总的能源成本为目标函数、考虑了各种约束条件建立电气混联系统优化调度数学模型。用原‑对偶内点法求解，求解过程中先后引入松弛变量和障碍参数将模型变为只有等式约束的模型，再引入拉格朗日乘子得到拉格朗日函数，之后用牛顿法求解其KKT条件形成的非线性方程组。构造的算例仿真结果表明本发明对电气混联系统的优化效果优于单独优化效果。

主权项

1.一种基于能源中心的电气混联系统建模和优化调度方法，其特征在于：包括以下步骤：1)获取电力网络的参数信息，包括：输电线路的首端节点和末端节点编号，支路π型等效电路的电阻、电抗，对地并联电导、电纳，变压器变比和阻抗，各节点负荷以及发电机输出有功、无功约束，各节点电压约束；2)获取天然气网络的参数信息，包括：输气管道的首端节点和末端节点编号，管道的长度、内径和传输效率，压缩机的状态量，各节点气负荷以及气源点天然气输出约束，各节点压力约束；3)多输入多输出能源中心模型可以用矩阵方程描述：其中：P和L分别为输入输出向量，P中因素表示输入能源的能量，L中因素表示输出能源的能量；矩阵C被称为耦合矩阵，C中因素表示输出能源与输入能源的耦合关系，称为耦合因子；列出能源中心输入输出平衡方程：其中：η_T表示变压器效率；η_GTe表示燃气轮机气转电的效率；η_GTh表示燃气轮机气转热的效率；η_F表示燃气锅炉的效率；ν表示调度因子；4)建立电气混联系统优化调度模型：min f(x)；s.t.h(x)＝0；g_min≤g(x)≤g_max；其中：f(x)表示目标函数；h表示等式约束；g表示不等式约束；g_max，g_min分别表示不等式约束的上、下限；5)引入松弛变量和障碍参数将模型转化成只有等式约束的模型：s.t.h(x)＝0；g(x)+u‑g_max＝0；g(x)‑l‑g_min＝0；其中：l_j、u_j表示松弛变量l、u中的元素；k表示变量标号；r表示松弛变量的维数；障碍参数μ>0，障碍参数也被称为扰动因子；6)引入拉格朗日乘子得到拉格朗日函数：其中：y^T、z^T、w^T表示拉格朗日乘子y、z、w的转置；l、u表示松弛变量；7)根据拉格朗日极值存在条件得到一组非线性方程组，用牛顿‑拉弗逊法求解，其一阶修正方程为：其中：L_x，L_y，L_z，L_w，为KKT方程上次迭代的残差；和分别为h(x)和g(x)的海森矩阵；T表示转置；I表示单位矩阵；y、z、w表示拉格朗日乘子；x表示变量；Δz、Δl、Δw、Δu、Δx、Δy表示相应变量的变化量；8)求解修正方程得到修正量，计算原变量和对偶变量步长：其中：α_p表示原变量步长；α_d表示对偶变量步长；k表示变量标号；9)按下式修正变量：10)按上述步骤迭代，直到对偶间隙小于收敛精度，得到电气混联系统优化调度的最优解。