[发明专利]一种计及电转气耦合的电-气互联系统机组组合线性模型及系统

摘要

一种计及电转气耦合的电‑气互联系统机组组合线性模型及系统，针对电‑气互联系统，考虑电转气技术和燃气轮机的双向耦合，研究其机组组合问题，本发明以全系统综合运行成本最低为目标，考虑电力系统和天然气系统多种安全约束，建立电‑气互联系统机组组合模型，并对其进行线性化得到线性模型。经过仿真计算现有非线性模型与本发明线性化模型并比较其求解效率，同时分析了计及电转气和不计及电转气两种场景下系统运行成本和运行状态，结果表明本发明线性模型提高了电‑气互联系统机组组合求解效率，电转气的应用也有助于提高电‑气混联系统的经济性。

主权项

1.一种计及电转气耦合的电‑气互联系统机组组合线性模型，其特征是建立电‑气互联系统机组组合模型，考虑天然气系统和电力系统的安全约束，得到约束方程组，对其中非线性的部分进行线性化，得到线性模型，所述线性化如下：1)电力线路功率方程电力系统线路功率传输约束采用直流模型将其转变为线性方程，并计及移相器的影响，表示如下：pfij,min≤pfij,t≤pfij,max      (23)γij,min≤γij,t≤γij,max     (24)θref,t＝0       (25)式中：θi,t、θj,t分别为t时刻节点i、j的电压相角；γij,t为t时刻线路ij移相角度；xij为线路ij电抗；pfij,max、pfij,min分别为线路ij传输功率上下限；γij,max、γij,min分别为线路ij移相角度上下限；θref,t为t时刻参考节点电压相角；2)发电机组最小启停时间约束发电机组最小启停时间约束转化为等价的线性约束，表示如下：a(Z)＝min{t+Z‑1,T}       (28)b(Z)＝min{Z,T‑t+1}       (29)式中：分别为发电机组i最小开停机时间；U_i,t表示发电机组i在t时刻的运行状态，δ(t‑1)为单位冲击函数；T为时间断面数；U_i,0为发电机组的初始状态；T_i⁰为发电机组连续运行或停机的时间；3)天然气管道流量方程天然气系统管道流量如下，对于管道mn：m、n为管道两端节点，fmn,t为t时刻流过管道的天然气流量，Smn,t反映了t时刻管道流量的方向，cmn为与管道诸多物理因素有关的常数，πm,t、πn,t分别为t时刻管道两端节点的压力值；对公式(11)两边同时平方得：采用分段近似PLP的方法对式(32)线性化，每一个线性分段由一系列的点A＝x1≤x2≤…≤xk＝B对应的函数值h(xk)划分得到；4)发电机组启停成本发电机组的启停成本表示为混合整数线性的形式，表示如下：CStart,i(t)≥0        (37)CStart,i(t)≥CStart,i(Ui,t‑Ui,t‑1)        (38)式中：CStart,i(t)表示发电机组i在t时刻的启动成本；5)将加压站消耗天然气流量表示为流过加压站天然气流量的线性关系；6)忽略发电机组停机成本；7)忽略电转气和燃气轮机耦合关系式的二次项，燃气轮机和电转气的耦合关系表示如下：0≤PP2G,p,t≤PP2G,p,max     (21)式中：QP2G,p,t表示电转气p在t时刻生成的天然气流量；QGT,q,t表示燃气轮机q在t时刻消耗的天然气流量，kp2、kp1、kp0为电转气p的能量转换系数；PGT,q,t为t时刻燃气轮机q有功出力；kq2、kq1、kq0为燃气轮机q能量转换系数；PP2G,p,max为电转气转换功率上限；根据上述线性化，建立得到电‑气混联系统机组组合线性模型。