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专利号: 2018110924428
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于多场景随机规划模型的气-电互联综合能源系统机组组合方法,其特征在于:该方法包括构建不确定性因素的多场景和确定气-电互联综合能源系统的机组组合两个部分;所述构建不确定性因素的多场景是通过等效负荷综合考虑电负荷和风电的不确定性,同时考虑气负荷的不确定性,基于拉丁超立方抽样法生成大量场景,再通过场景削减得到所需的符合随机因素特征的场景个数;所述确定气-电互联综合能源系统的机组组合是以经济性最优为优化目标,确定电力网络约束条件、天然气网络约束条件以及二者耦合关系的约束,建立随机规划模型,求解得到气-电互联综合能源系统中最优机组组合。

2.根据权利要求1所述基于多场景随机规划模型的气-电互联综合能源系统机组组合方法,其特征在于:所述等效负荷定义为电负荷减去风电。

3.根据权利要求2所述基于多场景随机规划模型的气-电互联综合能源系统机组组合方法,其特征在于:构建不确定性因素的多场景的具体过程如下:设风电、电负荷以及气负荷符合正态分布,采用拉丁超立方抽样,抽样规模为n,不确定性因素中随机变量个数为z,则第i个样本Xi=[xi1,.xi2,...,.xiz],xiz为Xi中的第z个随机变量,i=1,2,...,n;

针对等效负荷、气负荷,分别采用拉丁超立方抽样产生样本空间:(a)设随机变量xm状态为xmp,计算其数目为n×ρ(xmp);其中ρ(xmp)为xm取xmp的概率,m,p=1,2,...,z;

(b)生成n×z维样本矩阵Xi,第m列的数据由n×ρ(xmp)个xmp构成,且每一列元素的概率和为1,即(c)在第i次抽样中,依次从Xi的每一列随机抽样得到样本值xim,i=1,2,...,n;

对所得大量样本进行削减,过程如下:

(A)对于任意两个样本Xi和Xj,i≠j,其距离dij通过下式计算:(B)去除概率密度Pdi最小的样本Xi:

上式中,ρi是样本Xi出现的概率,ci是样本Xi的密度距离,dil和dik是dij中最小的两个值,对应的样本Xl和样本Xk是距离样本Xi最近的两个样本;

(C)通过下式更新样本Xl和样本Xk的概率ρl和ρk;

(D)重复步骤(A)-(C),直至达到要求的样本数目;

通过以上步骤得到等效负荷以及气负荷个数分别为Ne和Ng,则构建的场景数个数NS=NeNg。

4.根据权利要求1所述基于多场景随机规划模型的气-电互联综合能源系统机组组合方法,其特征在于:所述经济性最优的优化目标函数如下:上式中,i,j,t,s分别是火电机组、天然气机组、时间、场景数目的序号;NP,NG,NT,NS分别是火电机组、天然气机组、时间、场景总数;Ftotal是发电总成本;ρs是场景s下的概率;

分别是第i台火电机组、第j台天然气机组在场景s下t时刻的出力;

分别是火电机组、天然气机组的运行成本; 分别是第i台火电机组t时刻的启停成本; 分别是第j台天然气机组的t时刻启停成本。

5.根据权利要求4所述基于多场景随机规划模型的气-电互联综合能源系统机组组合方法,其特征在于,所述电力网络约束条件包括:(1)功率平衡约束:

上式中,d是等效负荷的序号;ND是负荷的总数; 是场景s下t时刻第d个等效负荷;

是场景s下t时刻第d个负荷节点的切风; 是场景s下t时刻第d个负荷节点的失负荷;

(2)机组出力约束:

上式中, 分别是第i台火电机组与第j台天然气机组在t时刻的运行状态;

分别是第i台火电机组的最大和最小出力; 分别是第j台天然气机组的最大和最小出力;

(3)机组启停约束:

上式中, 分别表示第i台火电机组在t时刻的开关状态; 分别表示第j台天然气机组在t时刻的开关状态;

(4)机组爬坡约束:

上式中, 分别是第i台火电机组的爬坡速率上下限; 分别是第j台天然气机组的爬坡速率上下限;

(5)潮流约束:

上式中,SF是转移系数矩阵;Kp,Kg,Kd分别是火电机组、天然气机组、等效负荷的关联矩阵; 分别是火电机组和天然气机组在场景s下t时刻的出力矩阵; 和分别是场景s下t时刻的等效负荷矩阵、切风矩阵以及失负荷矩阵;PLmax是线路潮流上限矩阵。

6.根据权利要求4所述基于多场景随机规划模型的气-电互联综合能源系统机组组合方法,其特征在于,所述天然气网络约束条件包括:(1)气源流量约束:

上式中,m为气源的个数; 是场景s下t时刻第m个气源中天然气流量;

分别是第m个气源中天然气流量的最大值和最小值;

(2)储气罐约束:

上式中,n为储气罐的个数; 是场景s下t时刻第n个储气罐的容量; 分别是第n个储气罐的容量的最大值和最小值; 分别是场景s下t时刻第n个储气罐中流入与流出的天然气量; 分别是第n个储气罐中流入的天然气量的最大值和最小值; 分别是第n个储气罐中流出的天然气量的最大值和最小值;

(3)流量守恒约束:

上式中,A,B,C,D,E分别表示气源、储气罐、天然气负荷、天然气机组供电的负荷以及管道的关联矩阵; 是场景s下t时刻气源中天然气流量矩阵; 分别是场景s下t时刻储气罐中流入与流出的天然气量矩阵; 是场景s下t时刻天然气负荷矩阵; 是场景s下t时刻由天然气机组供电的负荷矩阵,由调度决定; 是场景s下t时刻管道中天然气流量矩阵。

7.根据权利要求4所述基于多场景随机规划模型的气-电互联综合能源系统机组组合方法,其特征在于,所述电力网络和天然气网络的耦合约束:上式中, 场景s下t时刻由第j台天然气机组供电的负荷; 分别是第j台天然气机组的能耗系数。