多能系统随机网络约束协同运行优化方法与流程

本发明涉及能源系统优化，尤其涉及多能系统随机网络约束协同运行优化方法。

背景技术：

1、多能耦合系统，也称为多能量系统，其主要目的是实现不同类型能源(如电能、热能、机械能)之间的相互转换和协同优化控制。这种系统通常包括能源生产、能源转换、能源储存和能源消费等几大部分。其核心思想是在满足各种能源需求的同时，尽可能减少能源损失，提高能源利用效率，并减轻对环境的压力。随着能源问题和环境问题日益突出，多能耦合系统的研究受到了广泛关注。

2、由于环境问题，可变性风能源的逐渐渗透给电力系统运行带来了许多技术挑战，因为由于风的间歇性，难以预测其输出功率，而考虑到基于快速启动能力和高爬坡能力的燃气轮机发电相比其他发电源更能处理固有的不确定性，但相关的优化运行方法尚有缺失。考虑到多能耦合系统的网络复杂性和气传输特性网络以及储能制备产品的运行优化模型仍有进步空间。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种多能系统随机网络约束协同运行优化方法，降低可再生能源的替代波动和天然气网络限制对电力系统运行成本的影响，进一步提高多能耦合系统运行的经济性。

2、为实现上述目的，本申请第一方面提供一种多能系统随机网络约束协同运行优化方法，所述方法包括：

3、构建多能系统的模型的目标函数；

4、针对电力系统和天然气系统的制约因素以及所述电力系统和所述天然气系统间的互联制约因素建立所述模型的第一阶段约束；

5、针对所述第一阶段中计划变量对负荷和可再生能源预测误差的影响，建立所述模型的第二阶段约束。

6、可选地，所述构建多能系统的模型的目标函数，包括：

7、所述目标函数旨在最小化电力系统的运行成本；

8、所述目标函数被构建为一个两阶段的随机规划，同时对日前市场建模和对实时市场建模。

9、可选地，所述对日前市场建模涉及的成本包括：

10、能量成本、计划的上调和下调备用成本、电厂启动成本以及压缩空气储能系统提供能量和上调下调备用所涉及的成本；

11、所述对实时市场建模涉及的成本包括：与所述实时市场相关的电厂、所述压缩空气储能系统所使用的投入上调下调备用成本，以及风能削减和负荷损失所造成的成本。

12、可选地，所述第一阶段约束包括电力网络限制、天然气运输限制、电力和天然气网络耦合约束，其中，所述电力网络限制包括发电厂、压缩空气储能系统和输电网络限制。

13、可选地，所述电力网络限制具体包括：

14、所述发电厂在日前市场上提供的上备用和下备用受到机组的调整能力的限制；

15、所述发电厂向能源市场和备用市场提供的容量限制；

16、所述发电厂在连续时间间隔内的坡度速率限制；

17、所述机组在关闭或开启之前需要的开机或关机时间限制；

18、所述压缩空气储能系统在所述日前市场上提供的正备用和负备用受到机组的调整能力的限制；

19、压缩空气和电力之间的线性关系；

20、注入储存器的空气量和从所述储存器释放的空气量受到阀门大小和压力限制；

21、所述压缩空气储能系统处于生产、压缩机或空闲模式的状态限制；

22、每小时更新储存的空气量限制；

23、所述压缩空气储能系统的存储容量限制；

24、系统功率平衡、直流功率流和输电线路限制。

25、可选地，所述天然气运输限制具体包括：

26、管道的恒定参数与长度、直径、压力、摩擦和气体组成的关系；

27、不同管道类型限制；

28、气体管道中的节点压力限制；

29、每个节点的天然气供应下限和上限；

30、所述每个节点中的天然气负载上限和下限；

31、天然气供应商与所述每个节点中天然气的消耗之间的平衡关系。

32、可选地，所述电力和天然气网络耦合约束具体包括：

33、所述发电厂和所述压缩空气储能系统为了发电消耗的天然气量表达式；

34、所述发电厂和所述压缩空气储能系统对天然气系统的负荷消耗表达式；

35、设施日均天然气消耗量限制。

36、可选地，所述第二阶段约束包括：

37、所述第二阶段部署储备与所述第一阶段调度储备容量之间的关系；

38、每个情景中所述发电厂和所述压缩空气储能系统发电量是第一阶段调度功率和第二阶段部署储备之和；

39、连续间隔和所述每个情景中所述发电厂功率变化率的限制；

40、所述每个情景中压缩空气和电力之间的关系；

41、所述每个情景中注入储存的空气量和释放的空气量的限制；

42、所述压缩空气储能系统中存储的能量在每个小时和情景中更新的表达式；

43、所述每个情景中所述压缩空气储能系统中存储的能量的约束；

44、所述每个情景和周期中储存的空气的初始和最终值相等；

45、所述每个情景中的功率平衡约束；

46、所述每个情景中负荷减少和缩减风力的限制；

47、所述每个情景中的气体系统约束以及所述电力和天然气网络耦合约束。

48、本申请另一方面还提供一种多能系统随机网络约束协同运行优化装置，包括：

49、第一构建模块，用于构建多能系统的模型的目标函数；

50、第二构建模块，用于针对电力系统和天然气系统的制约因素以及所述电力系统和所述天然气系统间的互联制约因素建立所述模型的第一阶段约束；

51、第三构建模块，用于针对所述第一阶段中计划变量对负荷和可再生能源预测误差的影响，建立所述模型的第二阶段约束。

52、本申请另一方面还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面及其任一种可能的实现方式的步骤。

53、本申请另一方面还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如第一方面所述的方法中的各个步骤。

54、本申请提供一种多能系统随机网络约束协同运行优化方法，通过构建多能系统的模型的目标函数；针对电力系统和天然气系统的制约因素以及所述电力系统和所述天然气系统间的互联制约因素建立所述模型的第一阶段约束；针对所述第一阶段中计划变量对负荷和可再生能源预测误差的影响，建立所述模型的第二阶段约束，该方法充分考虑了理论分析与系统实际运行的差异性，同时，可以针对多能系统中可再生能源出力难以预测带来大量不确定性的问题，使用灵活的储能系统减少可再生能源交替以及天然气网络限制对电力系统运行成本的影响，实现多能系统随机网络约束协同运行优化，有利于多能系统的经济运行。

技术特征：

1.一种多能系统随机网络约束协同运行优化方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的多能系统随机网络约束协同运行优化方法，其特征在于，所述构建多能系统的模型的目标函数，包括：

3.根据权利要求1所述的多能系统随机网络约束协同运行优化方法，其特征在于，所述对日前市场建模涉及的成本包括：

4.根据权利要求1所述的多能系统随机网络约束协同运行优化方法，其特征在于，所述第一阶段约束包括电力网络限制、天然气运输限制、电力和天然气网络耦合约束，其中，所述电力网络限制包括发电厂、压缩空气储能系统和输电网络限制。

5.根据权利要求4所述的多能系统随机网络约束协同运行优化方法，其特征在于，所述电力网络限制具体包括：

6.根据权利要求4所述的多能系统随机网络约束协同运行优化方法，其特征在于，所述天然气运输限制具体包括：

7.根据权利要求4所述的多能系统随机网络约束协同运行优化方法，其特征在于，所述电力和天然气网络耦合约束具体包括：

8.根据权利要求1所述的多能系统随机网络约束协同运行优化方法，其特征在于，所述第二阶段约束包括：

9.一种多能系统随机网络约束协同运行优化装置，其特征在于，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。

11.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-8中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明实施例公开了一种多能系统随机网络约束协同运行优化方法，其中方法包括：构建多能系统的模型的目标函数；针对电力系统和天然气系统的制约因素以及所述电力系统和所述天然气系统间的互联制约因素建立所述模型的第一阶段约束；针对所述第一阶段中计划变量对负荷和可再生能源预测误差的影响，建立所述模型的第二阶段约束，可以针对多能系统中可再生能源出力难以预测带来大量不确定性的问题，使用灵活的储能系统减少可再生能源交替以及天然气网络限制对电力系统运行成本的影响，实现多能系统随机网络约束协同运行优化，有利于多能系统的经济运行。

技术研发人员：罗恩博,张浩,陆海,陈晓云,冯勇,翟苏巍,王一帆,李远
受保护的技术使用者：云南电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11