CN107257132A - 一种考虑风电弃用的电‑气互联***综合负荷削减模型构建方法 - Google Patents

一种考虑风电弃用的电‑气互联***综合负荷削减模型构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种考虑风电弃用的电‑气互联***综合负荷削减模型构建方法，可广泛应用于电‑气互联***的综合负荷削减量计算，特别适用于风电新能源大规模接入电‑气互联***的情况。优化模型的目标函数中加入热负荷削减量、弃风量的变量，以电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量之和最小为作为优化模型的目标函数；将P2G装置模型中的消耗电功率和注入气流变量加入优化模型的式约束中；在优化模型的不式约束中考虑热负荷削减量、弃风量的上下限约束，以及P2G装置消耗电功率的容量约束。

Description

一种考虑风电弃用的电-气互联***综合负荷削减模型构建 方法
技术领域
本发明属于综合能源***领域，目的是实现电-气互联***的综合负荷削减量计算，具体涉及考虑风电弃用的综合负荷削减优化模型。
背景技术
近年来，随着气电装机规模的不断提升以及电转气 (power-to-gas，P2G)技术的日趋成熟，电力、天然气***间的耦合关系愈加深化。P2G装置的引入不仅实现了电、气子***间能量的双向流动，而且为风电的大量存储与运输提供了新的解决思路。因此，含P2G的电-气互联***成为未来能源领域发展的重要趋势之一，其具有的规模大、设备类型繁多/运行特性各异、随机性强烈特征，大大增加了***可靠性评估的建模、计算复杂度。综合负荷削减计算是电-气互联***可靠性评估关键环节，构建准确的综合负荷削减模型是实现***可靠性合理、有效评估的重要基础。
目前，未有研究提出考虑P2G装置的电-气互联***综合负荷削减优化模型。现有负荷削减模型中以运行费用最小为优化目标，实现了电-气互联***(未考虑P2G装置)的电负荷、气负荷削减量计算，但未考虑实际***中存在的弃风问题，同时也未计及P2G装置在弃风时开启的实际运行特性，因此无法实现考虑P2G装置的电-气互联***综合负荷削减量的有效、准确计算。
综上所述，现有优化模型存在以下问题：一是忽略了实际***中存在的“弃风限电”现象，二是没有考虑P2G装置的实际运行特性，三是没有考虑燃气热电联产机组的热负荷削减情况。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的问题，公开一种考虑风电弃用的电-气互联***综合负荷削减模型构建方法。
实现本发明目的之技术方案是：考虑P2G装置的电-气互联***综合负荷削减模型的建立和求解。首先，建立优化模型的目标函数，以电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量之和最小作为目标函数；其次，考虑电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量变量，基于电力***的节点有功平衡方程、无功功率平衡方程和天然气***的节点流量平衡方程，以及P2G装置和燃气热电联产机组方程，建立优化模型的式约束；再次，考虑电-气互联***中P2G装置和燃气机组的容量约束、电力***和天然气***中状态量的上下限约束，构建优化模型的不式约束；最后，在不同风电场出力和不同电转气装置容量的场景下，采用内点法对所建优化模型进行求解。其具体方法步骤如下：
(1)建立综合负荷削减优化模型的目标函数
电-气互联***的综合负荷削减优化模型以电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量之和最小为优化目标，其模型可表示为：
式中，Ce,i是电负荷节点i的负荷削减变量；Cg,m是气负荷节点m的负荷削减变量；Ch,k是燃气热电联产机组k的热负荷削减变量；ΔPW,i是风电场i的弃风变量；Nd是电负荷节点的总数，Ng是气负荷节点的总数，Nw是风电场的总数，Nb是燃气热电联产机组的总数；λe,i为表征各电负荷重要性的权重因子，λg,m为表征各气负荷重要性的权重因子，λh,k为表征各热负荷重要性的权重因子，λw,i为表征各风电场弃风严重性的权重因子。
(2)建立式约束
考虑电负荷削减变量Ce,i、气负荷削减变量Cg,m、热负荷削减变量 Ch,k和弃风变量ΔPW,i，以及电转气装置的消耗电功率和注入气流变量，基于电力***中的节点有功平衡方程、无功功率平衡方程和天然气***中的节点流量平衡方程，以及燃气热电联产机组方程，建立如下式约束：
PG,i+PGAS,i+PCHP,i+PW,i+Ce,i-PP2G,i-ΔPW,i-PD,i-Pi＝0,i＝1,2,...,Ne (2)
QG,i+QGAS,i+QCHP,i+QC,i-QD,i+Ce,i(QD,i/PD,i)-Qi＝0,i＝1,2,...,Ne (3)
FG,m+FP2G,m+(Cg,m/GHV)-FGAS,m-FCHP,m-FD,m-Fm＝0,m＝1,2,...,Nm (4)
PCHP,k＝(HCHP,k-Ch,k)/νCHP,k,k＝1,2,...,Nb (5)
其中，式(2)是电力***节点有功平衡方程，式(3)是电力***节点无功平衡方程，式(4)是天然气***节点流量平衡方程，式(5) 是燃气热电联产机组方程。式中，PG,i、QG,i分别为电力***节点i 的非燃气常规机组的有功出力和无功出力；PGAS,i、QGAS,i分别为电力***节点i的燃气发电机组的有功出力和无功出力；PCHP,i、QCHP,i分别为电力***节点i的燃气热电联产机组的有功出力和无功出力； PD,i、QD,i分别为电力***节点i的有功负荷和无功负荷；Pi、Qi分别为电力***节点i的注入有功功率和无功功率；PW,i、ΔPW,i分别为电力***节点i的风电场的风电功率和弃风量；QC,i、PP2G,i分别为电力***节点i的无功电源功率和P2G装置消耗电功率；FGAS,m、FCHP,m分别为天然气***节点m的燃气发电机组的消耗气流和燃气热电联产机组的消耗气流；FP2G,m为天然气***节点m的P2G装置的注入气流；FG,m、FD,m分别为天然气***节点m的气源注入气流和节点气负荷；Fm为天然气***节点m的注入气流；GHV为天然气高热值；HCHP,k、 vCHP,k分别为燃气热电联产机组k的热负荷、热电比。Ne是电力***节点的总数，Nm是天然气***节点的总数，Nb是燃气热点联产机组的总数。以下是式约束中各耦合元件模型以及节点注入功率、气流方程。
①P2G装置模型
当电-气互联***中出现弃风现象时，通过开启P2G装置可将富余风电转化为天然气，注入天然气***的输气管道进行存储和运输。因此，P2G装置消耗电功率与注入气流之间的关系如下：
其中，PP2G,k、FP2G,k分别为P2G装置k的消耗电功率和注入气流，ηP2G,k为P2G装置k的转化效率；GHV为天然气高热值；ΔPW,i为风电场i 的弃风量。Nw、Nc分别为风电场和P2G装置的总数。
②燃气机组模型
燃气发电机组与燃气热电联产机组是电-气互联***中常见的燃气机组，均以天然气为燃料，向电力***提供所需电能。我国燃气热电联产机组一般采用“以热定电”的运行模式，根据热力需求和热电比来确定机组的输出电功率。以上两种燃气机组的消耗气流与输出电功率之间满足如下方程：
FGAS,k＝(αg,k+βg,kPGAS,k+γg,k(PGAS,k)2)/GHV,k＝1,2,...,Na (7)
FCHP,k＝PCHP,k/(ηCHP,kGHV),k＝1,2,...,Nb (8)
其中，PGAS,k、FGAS,k分别为燃气发电机组k的有功出力和消耗气流； PCHP,k、FCHP,k分别为燃气热电联产机组k的有功出力和消耗气流。αg,k、βg,k、γg,k为燃气发电机组k的耗量系数；ηCHP,k为燃气热电联产机组k 的转化效率。Na是燃气发电机组的总数。
③节点注入功率、气流方程
电力***节点i的注入有功功率Pi和注入无功功率Qi，以及天然气***节点m的注入气流Fm计算公式如下：
式中，Vi和Vj分别是电力***节点i和j的电压幅值；Gij和Bij分别为Ne×Ne阶节点导纳矩阵Y中第i行第j列元素的实部和虚部；θij是电力***节点i与j的电压相角差；Amr是节点-管道关联矩阵A中第m行第r列元素；Emq是节点-压缩机关联矩阵E中第m行第q列元素；Tmq是节点-压缩机入口节点关联矩阵T中第m行第q列元素。 Nl、Np分别为输气管道和压缩机支路的总数。Lr为流过天然气输气管道r(以下默认r为输气管道的序号)的流量，Cq为流过天然气压缩机支路q(以下默认q为压缩机支路的序号)的流量，τq为压缩机支路q消耗的流量，三者具体计算公式如下：
对于天然气***中输气管道r，稳态条件下管道流量Lr为
式中，m和n分别为输气管道的首端节点和末端节点；πm、πn分别为节点m和n的气压；Kr为输气管道r的管道系数；smn表征气体流动方向。
天然气在管道输送的过程中，会存在一定的压力损失，因此***中常配置一定数量加压站。加压站较为经济选择是采用燃气压缩机来升高压力，其工作中消耗的气体流量取自支路，可效为压缩机进口节点的气负荷。燃气压缩机消耗的流量τq计算公式如下：
式中，m和n分别为压缩机支路的进口节点和出口节点；Hq为压缩机支路q消耗的电功率；Cq为流过压缩机支路q的流量；Bq为压缩机支路q的压缩机系数；Zq为压缩机支路q的进口气体压缩因子；α为绝热系数；αc,q、βc,q、γc,q为压缩机q的耗量系数。
(3)建立不式约束
电-气互联***的综合负荷削减优化模型的不式约束包括：式 (16)-(19)的电负荷、气负荷、热负荷削减变量和弃风变量的上下限约束；式(20)-(24)的电转气装置和燃气机组的容量约束；式(25)-(27)的天然气***节点气压约束、气源注气量约束、压缩机压缩比约束；式 (28)-(31)的电力***节点电压约束、非燃气常规机组出力约束、线路功率约束。
0≤Ce,i≤PD,i,i＝1,2,...,Nd (16)
0≤Cg,m/GHV≤FD,m,m＝1,2,...,Ng (17)
0≤Ch,k≤HCHP,k,k＝1,2,...,Nb (18)
0≤ΔPW,i≤PW,i,i＝1,2,...,Nw (19)
Vi min≤Vi≤Vi max,i＝1,2,...,Ne (28)
-Tl min≤Tl≤Tl max,l＝1,2,...,Nr (31)
式中，Tl是输电线路l流过的功率；Rq是压缩机支路q的压缩比；和 PminP2G分别为P2G装置消耗电功率的上限和下限；和PminGAS分别为燃气发电机组有功出力的上限和下限；和QminGAS分别为燃气发电机组无功出力的上限和下限；和PminCHP分别为燃气热点联产机组有功出力的上限和下限；和QminCHP分别为燃气热点联产机组无功出力的上限和下限；和分别为天然气节点气压的上限和下限；和 FminG,m分别为天然气气源注入量的上限和下限；和Rminq分别为压缩机压缩比的上限和下限；和Vmini分别为节点电压幅值的上限和下限；和PminG,i分别为非燃气常规发电机组有功出力的上限和下限；和QminG,i为非燃气常规发电机组无功出力的上限和下限；和Tminl为输电线路传输功率的上限和下限。Nr是输电线路的总数，Nu是非燃气常规机组的总数，Ns是天然气气源的总数。
(4)综合负荷削减优化模型求解和***综合负荷削减量计算
基于第(1)步的目标函数和第(2)步的式约束以及第(3)步的不式约束，考虑电转气装置的电-气互联***综合负荷削减优化模型已建立完成。该模型为非线性优化问题，可采用内点法对其进行求解，本发明调用内点法求解器IPOPT求解该优化模型。
最后根据优化模型结果计算***的综合负荷削减量，***的电负荷削减量、气负荷削减量、热负荷削减量和弃风量的计算公式如下：
式中，Ce为***的电负荷削减量，Cg为***的气负荷削减量，Ch为***的热负荷削减量，ΔPW为***的弃风量。
至此，考虑电转气装置的电-气互联***综合负荷削减优化模型的求解步骤结束。
值得说明的是，本发明可广泛应用于电-气互联***的综合负荷削减量计算，特别适用于风电新能源大规模接入电-气互联***的情况。优化模型的目标函数中加入热负荷削减量、弃风量的变量，以电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量之和最小为作为优化模型的目标函数；将P2G装置模型中的消耗电功率和注入气流变量加入优化模型的式约束中；在优化模型的不式约束中考虑热负荷削减量、弃风量的上下限约束，以及P2G装置消耗电功率的容量约束。
本发明采用上述技术方案后，主要有以下效果：
(1)在含P2G装置的电-气互联***负荷削减模型方面，本发明提出的模型不仅实现了***供电、供气、供热多种供能形式可靠性水平的有效评估，而且能够合理量化***弃风的严重程度。
(2)相比于现有电-气互联***的负荷削减模型，本发明所提的模型采用电力***交流模型和天然气***非线性模型，有效保留了电、气子***的实际运行特性，同时考虑***“弃风限电”现象以及P2G装置在弃风时的运行特性，使得***的负荷削减量计算、弃风量计算更为精确。
附图说明
本发明采用IEEE14-NGS10电-气互联***进行实施例的验证，该***由IEEE14节点电力***和NGS10节点天然气***两部分组成。
图1为IEEE14-NGS10电-气互联***；
图2为NGS10节点天然气***。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
参见图1，本发明采用IEEE14-NGS10电-气互联***进行实施例的验证，该***由IEEE14节点电力***和NGS10节点天然气***两部分组成。
(1)基础数据准备
图1的IEEE14节点标准***中共有5台发电机，火电装机总容量为590MW，共有11个电负荷，电峰荷为570MW；节点6接入容量 250MW的风电场，同时配置容量10MW的P2G装置由天然气节点2 注入天然气***。图2的NGS10节点天然气***包括6条输气管道，3 个燃气压缩机，2个气源站，6个气负荷，共有3个自然气负荷，分别是节点6的180MMCFD、节点7的180MMCFD和节点10的298MMCFD；天然气***节点5、7、9分别提供电力***1、3、2节点处燃气发电机组G1、G3以及燃气热电联产机组G2的用气需求；燃气热电联产机组G2的热负荷为166.8MW。天然气***中管道***其他基础数据可参见文献[1]。
本实施例中假设电负荷、气负荷、热负荷的随机特性均服从正态分布，其标准差为各节点负荷期望值的5％；风速服从两参数威布尔分布，尺度参数为3.97，形状参数为10.7，采用恒功率1控制方式。其中风电转换模型如下：
式中，PW,i为风电场i的风电功率，Pr,i为风电场i的额定功率，vin,i，vr,i， vo,i分别为风电场i的切入风速、额定风速和切出风速。模型中的切入风速、切出风速和额定风速分别为3m/s、25m/s、15m/s。
其次，燃气发电机组、燃气热电联产机组和P2G装置的耦合元件模型中参数取值表1所示，天然气***中压缩机的控制方式和参数取值如表2所示：
表1耦合元件模型参数表
表2天然气压缩机参数表
(2)建立综合负荷削减优化模型的目标函数
电-气互联***的综合负荷削减优化模型以电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量之和最小为优化目标。由于***中共有11个电负荷，3个自天然气负荷，1个热负荷，1个风电场，因此目标函数中电负荷、气负荷、热负荷削减变量和弃风变量共有15个，各节点的负荷削减、风电弃用权重因子均取1。
(3)建立式约束
考虑电负荷削减变量Ce,i、气负荷削减变量Cg,m、热负荷削减变量Ch,k和弃风变量ΔPW,i以及电转气装置，基于电力***中的节点有功、无功功率平衡方程和天然气***中的节点流量平衡方程，以及P2G 装置和燃气热电联产机组方程，建立式约束。由于***中共有14个电力***节点，10个天然气节点，1个燃气热电联产机组，因此根据所建模型要求，共有39个值约束，包括28个电力***有功平衡约束和28个无功平衡约束、10个天然气流量平衡约束和1个燃气热电联产机组运行约束。
(4)建立不式约束
基于第(2)步所建立的式约束，电-气互联***的综合负荷削减优化模型的不式约束包括：11个电负荷削减变量上下限约束、2个气负荷削减变量上下限约束、1个热负荷削减变量上下限约束和1个弃风变量上下限约束；1个P2G装置容量约束、4个燃气发电机组容量约束、 2个燃气热电联产机组容量约束；10个天然气***节点气压约束、2 个气源注气量约束、3个压缩机压缩比约束；14个电力***节点电压约束、2个非燃气常规机组出力约束、13个线路功率约束。
模型中变量的不式约束上下限如下表所示：
表3不式约束上下限表
(5)综合负荷削减优化模型求解和***综合负荷削减量计算
完成以上步骤的工作之后，可以进行电-气互联***综合负荷削减优化模型的求解，本发明调用内点法求解器IPOPT对该优化模型进行求解。设置几组不同的风电场出力和不同电转气装置容量的场景，观察风电渗透率和电转气装置容量对电负荷削减量、气负荷削减量、热负荷削减量和弃风量的影响。
1)风电场出力对***综合负荷削减量的影响
在***火电机组装机不变的情况下，电转气装置容量为10MW时，设置8组不同风电场出力情况的场景，观察电负荷削减量、气负荷削减量、热负荷削减量和弃风量的变化情况，其结果如下表所示：
表4不同风电场出力下***负荷削减情况
由表2可知，随着风电场出力的增加，燃气机组与非燃气常规机组的出力减小，因此发电机组用气需求减小，***切气负荷量减小。其次，***在风电场出力较小时不出现弃风情况，当风电场出力超过某一阈值的时候，由于风电外送通道功率和电源调节能力有限，输电线路无法传送出更多的风电场出力，使得***弃风量逐渐增大。
2)电转气装置对***综合负荷削减量的影响
在风电场出力为180MW的情况下，设置7组不同P2G装置容量的场景，观察电负荷削减量、气负荷削减量、热负荷削减量和弃风量的变化情况，其结果如下表所示：
表5不同电转气装置容量下***负荷削减情况
从表3可知，P2G装置容量的提升对***弃风和切气负荷量有显著的积极影响，而对切电负荷和热负荷没有影响。
从实验结果可知：通过求解本发明提出的负荷削减模型，可在考虑P2G装置的电-气互联***中，计及***弃风现象的条件下，得到***的电负荷削减量、气负荷削减量、热负荷削减量以及***弃风量。该模型为电-气互联***可靠性评估打好模型基础。
综上所述，本发明提出的一种考虑风电弃用的电-气互联***综合负荷削减模型。首先，建立优化模型的目标函数，以电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量之和最小作为目标函数；其次，考虑电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量变量，基于电力***的节点有功、无功功率平衡方程和天然气***的节点流量平衡方程，以及P2G装置和燃气热电联产机组方程，建立优化模型的式约束；再次，考虑电- 气互联***中P2G装置和燃气机组的容量约束、电力***和天然气***中状态量的上下限，构建优化模型的不式约束；最后，调用内点法求解器IPOPT实现该模型的计算求解，并在不同风电场出力和不同电转气装置容量的场景下实现仿真分析。本发明很好的考虑P2G装置在***中的实际运行特性，通过仿真结果发现P2G装置对***综合负荷削减量以及弃风量均有一定影响。

Claims (2)

1.一种考虑风电弃用的电-气互联***综合负荷削减模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)建立综合负荷削减优化模型的目标函数
电-气互联***的综合负荷削减优化模型以所述电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量之和最小为优化目标，其模型可表示为：
<mrow> <mtable> <mtr> <mtd> <mi>min</mi> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>f</mi> <mo>=</mo> <munderover> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </msub> </munderover> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>e</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>m</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mi>g</mi> </msub> </munderover> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mo>,</mo> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mo>,</mo> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mi>b</mi> </msub> </munderover> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>h</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mi>w</mi> </msub> </munderover> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>&amp;Delta;P</mi> <mrow> <mi>W</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中，Ce,i是电负荷节点i的负荷削减变量；Cg,m是气负荷节点m的负荷削减变量；Ch,k是燃气热电联产机组k的热负荷削减变量；ΔPW,i是风电场i的弃风变量；Nd是电负荷节点的总数，Ng是气负荷节点的总数，Nw是风电场的总数，Nb是燃气热电联产机组的总数；λe,i为表征各电负荷重要性的权重因子，λg,m为表征各气负荷重要性的权重因子，λh,k为表征各热负荷重要性的权重因子，λw,i为表征各风电场弃风严重性的权重因子。
(2)建立式约束
考虑电负荷削减变量Ce,i、气负荷削减变量Cg,m、热负荷削减变量Ch,k和弃风变量ΔPW,i，以及电转气装置的消耗电功率和注入气流变量，基于电力***中的节点有功平衡方程、无功功率平衡方程和天然气***中的节点流量平衡方程，以及燃气热电联产机组方程，建立如下式约束：
PG,i+PGAS,i+PCHP,i+PW,i+Ce,i-PP2G,i-ΔPW,i-PD,i-Pi＝0,i＝1,2,...,Ne (2)
QG,i+QGAS,i+QCHP,i+QC,i-QD,i+Ce,i(QD,i/PD,i)-Qi＝0,i＝1,2,...,Ne (3)
FG,m+FP2G,m+(Cg,m/GHV)-FGAS,m-FCHP,m-FD,m-Fm＝0,m＝1,2,...,Nm (4)
PCHP,k＝(HCHP,k-Ch,k)/νCHP,k,k＝1,2,...,Nb (5)
其中，式(2)是电力***节点有功平衡方程，式(3)是电力***节点无功平衡方程，式(4)是天然气***节点流量平衡方程，式(5)是燃气热电联产机组方程。式中，PG,i、QG,i分别为电力***节点i的非燃气常规机组的有功出力和无功出力；PGAS,i、QGAS,i分别为电力***节点i的燃气发电机组的有功出力和无功出力；PCHP,i、QCHP,i分别为电力***节点i的燃气热电联产机组的有功出力和无功出力；PD,i、QD,i分别为电力***节点i的有功负荷和无功负荷；Pi、Qi分别为电力***节点i的注入有功功率和无功功率；PW,i、ΔPW,i分别为电力***节点i的风电场的风电功率和弃风量；QC,i、PP2G,i分别为电力***节点i的无功电源功率和P2G装置消耗电功率；FGAS,m、FCHP,m分别为天然气***节点m的燃气发电机组的消耗气流和燃气热电联产机组的消耗气流；FP2G,m为天然气***节点m的P2G装置的注入气流；FG,m、FD,m分别为天然气***节点m的气源注入气流和节点气负荷；Fm为天然气***节点m的注入气流；GHV为天然气高热值；HCHP,k、vCHP,k分别为燃气热电联产机组k的热负荷、热电比。Ne是电力***节点的总数，Nm是天然气***节点的总数，Nb是燃气热点联产机组的总数。以下是式约束中各耦合元件模型以及节点注入功率、气流方程。
①P2G装置模型
P2G装置消耗电功率与注入气流之间的关系如下：
<mfenced open = "" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>F</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mn>2</mn> <mi>G</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>&amp;eta;</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mn>2</mn> <mi>G</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mn>2</mn> <mi>G</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>/</mo> <mi>G</mi> <mi>H</mi> <mi>V</mi> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <munderover> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mi>w</mi> </msub> </munderover> <msub> <mi>&amp;Delta;P</mi> <mrow> <mi>W</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>&gt;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>0</mn> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <munderover> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mi>w</mi> </msub> </munderover> <msub> <mi>&amp;Delta;P</mi> <mrow> <mi>W</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mn>...</mn> <mo>,</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>c</mi> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
其中，PP2G,k、FP2G,k分别为P2G装置k的消耗电功率和注入气流，ηP2G,k为P2G装置k的转化效率；GHV为天然气高热值；ΔPW,i为风电场i的弃风量。Nw、Nc分别为风电场和P2G装置的总数。
②燃气机组模型
燃气机组的消耗气流与输出电功率之间满足如下方程：
FGAS,k＝(αg,k+βg,kPGAS,k+γg,k(PGAS,k)2)/GHV,k＝1,2,...,Na (7)
FCHP,k＝PCHP,k/(ηCHP,kGHV),k＝1,2,...,Nb (8)
其中，PGAS,k、FGAS,k分别为燃气发电机组k的有功出力和消耗气流；PCHP,k、FCHP,k分别为燃气热电联产机组k的有功出力和消耗气流。αg,k、βg,k、γg,k为燃气发电机组k的耗量系数；ηCHP,k为燃气热电联产机组k的转化效率。Na是燃气发电机组的总数。
③节点注入功率、气流方程
电力***节点i的注入有功功率Pi和注入无功功率Qi，以及天然气***节点m的注入气流Fm计算公式如下：
<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>V</mi> <mi>i</mi> </msub> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>j</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <msub> <mi>N</mi> <mi>e</mi> </msub> </munderover> <msub> <mi>V</mi> <mi>j</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>G</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>cos&amp;theta;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>B</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>sin&amp;theta;</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>e</mi> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>9</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
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式中，Vi和Vj分别是电力***节点i和j的电压幅值；Gij和Bij分别为Ne×Ne阶节点导纳矩阵Y中第i行第j列元素的实部和虚部；θij是电力***节点i与j的电压相角差；Amr是节点-管道关联矩阵A中第m行第r列元素；Emq是节点-压缩机关联矩阵E中第m行第q列元素；Tmq是节点-压缩机入口节点关联矩阵T中第m行第q列元素。Nl、Np分别为输气管道和压缩机支路的总数。Lr为流过天然气输气管道r(以下默认r为输气管道的序号)的流量，Cq为流过天然气压缩机支路q(以下默认q为压缩机支路的序号)的流量，τq为压缩机支路q消耗的流量，三者具体计算公式如下：
对于天然气***中输气管道r，稳态条件下管道流量Lr为
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式中，m和n分别为输气管道的首端节点和末端节点；πm、πn分别为节点m和n的气压；Kr为输气管道r的管道系数；smn表征气体流动方向。
加压站燃气压缩机消耗的流量τq计算公式如下：
<mrow> <msub> <mi>&amp;tau;</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mo>,</mo> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mo>,</mo> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>H</mi> <mi>q</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;gamma;</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mo>,</mo> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <msubsup> <mi>H</mi> <mi>q</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>,</mo> <mi>q</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>p</mi> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>14</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
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式中，m和n分别为压缩机支路的进口节点和出口节点；Hq为压缩机支路q消耗的电功率；Cq为流过压缩机支路q的流量；Bq为压缩机支路q的压缩机系数；Zq为压缩机支路q的进口气体压缩因子；α为绝热系数；αc,q、βc,q、γc,q为压缩机q的耗量系数。
(3)建立不式约束
电-气互联***的综合负荷削减优化模型的不式约束包括：式(16)-(19)的电负荷、气负荷、热负荷削减变量和弃风变量的上下限约束；式(20)-(24)的电转气装置和燃气机组的容量约束；式(25)-(27)的天然气***节点气压约束、气源注气量约束、压缩机压缩比约束；式(28)-(31)的电力***节点电压约束、非燃气常规机组出力约束、线路功率约束。
0≤Ce,i≤PD,i,i＝1,2,...,Nd (16)
0≤Cg,m/GHV≤FD,m,m＝1,2,...,Ng (17)
0≤Ch,k≤HCHP,k,k＝1,2,...,Nb (18)
0≤ΔPW,i≤PW,i,i＝1,2,...,Nw (19)
<mrow> <msubsup> <mi>P</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mn>2</mn> <mi>G</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> <mi>min</mi> </msubsup> <mo>&amp;le;</mo> <msub> <mi>P</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mn>2</mn> <mi>G</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> </msub> <mo>&amp;le;</mo> <msubsup> <mi>P</mi> <mrow> <mi>P</mi> <mn>2</mn> <mi>G</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> </mrow> <mrow> <mi>m</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> </mrow> </msubsup> <mo>,</mo> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mo>...</mo> <mo>,</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>c</mi> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>20</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
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Vi min≤Vi≤Vi max,i＝1,2,...,Ne (28)
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-Tl min≤Tl≤Tl max,l＝1,2,...,Nr (31)
式中，Tl是输电线路l流过的功率；Rq是压缩机支路q的压缩比；和PminP2G分别为P2G装置消耗电功率的上限和下限；和PminGAS分别为燃气发电机组有功出力的上限和下限；和QminGAS分别为燃气发电机组无功出力的上限和下限；和PminCHP分别为燃气热点联产机组有功出力的上限和下限；和QminCHP分别为燃气热点联产机组无功出力的上限和下限；和分别为天然气节点气压的上限和下限；和FminG,m分别为天然气气源注入量的上限和下限；和Rminq分别为压缩机压缩比的上限和下限；和Vmini分别为节点电压幅值的上限和下限；和PminG,i分别为非燃气常规发电机组有功出力的上限和下限；和QminG,i为非燃气常规发电机组无功出力的上限和下限；和Tminl为输电线路传输功率的上限和下限。Nr是输电线路的总数，Nu是非燃气常规机组的总数，Ns是天然气气源的总数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：综合负荷削减优化模型求解和***综合负荷削减量计算如下：
采用内点法对其进行求解，调用内点法求解器IPOPT求解该优化模型。
最后根据优化模型结果计算***的综合负荷削减量，***的电负荷削减量、气负荷削减量、热负荷削减量和弃风量的计算公式如下：
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式中，Ce为***的电负荷削减量，Cg为***的气负荷削减量，Ch为***的热负荷削减量，ΔPW为***的弃风量。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108964041A (zh) * 2018-07-23 2018-12-07 燕山大学 一种电-互联综合能源***最大负荷供应能力的控制方法
CN109325679A (zh) * 2018-09-11 2019-02-12 浙江大学 考虑综合需求响应的综合能源***线性化随机调度方法
CN109409705A (zh) * 2018-10-11 2019-03-01 河海大学 一种区域综合能源***的多目标优化调度方法
CN109524959A (zh) * 2018-11-22 2019-03-26 重庆大学 一种计及天然气网故障的发输电***充裕性评估方法
CN109685397A (zh) * 2019-01-31 2019-04-26 武汉理工大学 一种计及直接负荷控制下电气耦合***可靠性评估方法
EP3582359A4 (en) * 2018-04-20 2020-02-12 Northeastern University STABILITY EVALUATION AND STATIC CONTROL METHOD FOR AN INTEGRATED ELECTRICITY-HEAT-GAS-ENERGY SYSTEM
CN112529251A (zh) * 2020-11-16 2021-03-19 广西大学 一种天然气发电机组选址定容优化规划方法及***

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103473446A (zh) * 2013-08-29 2013-12-25 国家电网公司 用于有源配电网可靠性评估的负荷削减模型及其实现方法
CN105320796A (zh) * 2014-08-04 2016-02-10 国家电网公司 一种建立电力***负荷模型的方法及其控制***模型
CN106096777A (zh) * 2016-06-12 2016-11-09 清华大学 一种电‑气耦合多能流***的优化调度方法
CN106208157A (zh) * 2016-07-19 2016-12-07 河海大学 基于电转气的电‑气互联综合能源***削峰填谷方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103473446A (zh) * 2013-08-29 2013-12-25 国家电网公司 用于有源配电网可靠性评估的负荷削减模型及其实现方法
CN105320796A (zh) * 2014-08-04 2016-02-10 国家电网公司 一种建立电力***负荷模型的方法及其控制***模型
CN106096777A (zh) * 2016-06-12 2016-11-09 清华大学 一种电‑气耦合多能流***的优化调度方法
CN106208157A (zh) * 2016-07-19 2016-12-07 河海大学 基于电转气的电‑气互联综合能源***削峰填谷方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3582359A4 (en) * 2018-04-20 2020-02-12 Northeastern University STABILITY EVALUATION AND STATIC CONTROL METHOD FOR AN INTEGRATED ELECTRICITY-HEAT-GAS-ENERGY SYSTEM
CN108964041A (zh) * 2018-07-23 2018-12-07 燕山大学 一种电-互联综合能源***最大负荷供应能力的控制方法
CN109325679A (zh) * 2018-09-11 2019-02-12 浙江大学 考虑综合需求响应的综合能源***线性化随机调度方法
CN109325679B (zh) * 2018-09-11 2022-04-05 浙江大学 考虑综合需求响应的综合能源***线性化随机调度方法
CN109409705A (zh) * 2018-10-11 2019-03-01 河海大学 一种区域综合能源***的多目标优化调度方法
CN109409705B (zh) * 2018-10-11 2021-11-23 河海大学 一种区域综合能源***的多目标优化调度方法
CN109524959A (zh) * 2018-11-22 2019-03-26 重庆大学 一种计及天然气网故障的发输电***充裕性评估方法
CN109524959B (zh) * 2018-11-22 2022-03-25 重庆大学 一种计及天然气网故障的发输电***充裕性评估方法
CN109685397A (zh) * 2019-01-31 2019-04-26 武汉理工大学 一种计及直接负荷控制下电气耦合***可靠性评估方法
CN112529251A (zh) * 2020-11-16 2021-03-19 广西大学 一种天然气发电机组选址定容优化规划方法及***

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