电?气?热互联系统弃风弃光和电气热负荷削减综合最小优化模型构建方法

专利类型：发明专利 

语 言：中文 

申 请 号：CN201711000202.6 

申 请 日：20171024 

发 明 人：余娟马梦楠郭林严梓铭颜伟赵霞 

申 请 人：重庆大学 

申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号 

公 开 日：20180316 

公 开 号：CN107808216A 

代 理 人：王翔 

代理机构：重庆大学专利中心 50201 

摘　　要：本发明公开电?气?热互联系统弃风弃光和电气热负荷削减综合最小优化模型构建方法。针对现有技术的不足，优化模型的目标函数中加入热负荷削减量、弃风量、弃光量等变量，以电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量、弃光量之和最小为作为优化模型的目标函数；将STCHP模型中的消耗气流、供热功率和有功出力变量加入优化模型的等式约束中，将EB装置的消耗电功率和供热功率变量加入优化模型的等式约束中；在优化模型的不等式约束中考虑电/气/热负荷削减量、弃风量、弃光量的上下限约束，以及STCHP和EB装置的容量约束等。 

主 权 项：电?气?热互联系统弃风弃光和电气热负荷削减综合最小优化模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立所述目标函数电?气?热互联系统的弃风弃光和电/气/热负荷削减综合最小优化模型以电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量、弃光量之和最小为优化目标，其模型可表示为：式中，前一括号代表系统电/气/热负荷削减量之和，后一括号代表系统弃风、弃光电量之和。其中，C_e,i是电负荷节点i的负荷削减变量；C_g,i是气负荷节点i的负荷削减变量；C_h,i是热力系统节点i的热负荷削减变量；ΔP_W,i是风电场i的弃风变量；ΔP_PV,i是光伏电场i的弃光变量；λ_e,i为表征各电负荷重要性的权重因子，λ_g,i为表征各气负荷重要性的权重因子，λ_h,i为表征各热负荷重要性的权重因子，λ_w,i为表征各风电场弃风严重性的权重因子，λ_pv,i为表征光伏电场弃光电严重性的权重因子。N_{d_e}是电负荷节点的总数，N_{d_g}是气负荷节点的总数，N_{d_h}是热负荷节点的总数，N_w是风电场的总数，N_pv是光伏电场的数目。(2)建立等式约束建立如下等式约束：其中：式(2)是电力系统节点有功平衡方程，式(3)是电力系统节点无功平衡方程，式(4)是天然气系统节点流量平衡方程，式(5)是热力系统节点热功率平衡方程，式(6)是热力?水力环路方程，式(7)和式(8)是热力系统负荷节点温度平衡方程。式中，θ_i、V_i为电力系统节点i的电压相角和电压幅值；P_G,i、P_GAS,i、P_STCHP,i、P_CHP,i为电力系统节点i的非燃气机组、GFG、STCHP和CHP的有功出力；Q_G,i、Q_GAS,i、Q_STCHP,i、Q_CHP,i为电力系统节点i的非燃气机组、GFG、STCHP和CHP的无功出力；P_D,i、Q_D,i为电力系统节点i的有功功率和无功功率；P_W,i、Q_W,i为电力系统节点i风电场的有功和无功功率；P_PV,i、Q_PV,i为电力系统节点i光伏电站的有功和无功功率；ΔP_W,i、ΔP_PV,i为电力系统节点i风电场的弃风功率、光伏电站的弃光电功率；P_EB,i为电力系统节点i的EB消耗电功率；Q_C,i为电力系统节点i的无功电源功率；G_ij、B_ij为电力系统节点导纳矩阵的第i行第j列元素的实部和虚部；π_i和π_j为天然气系统节点i和j的节点气压；F_G,i、F_D,i为天然气系统节点i的气源注入气流和节点气负荷；F_GAS,i、F_CHP,i、F_STCHP,i、F_GB,i为天然气系统节点i的燃气机组、CHP、STCHP和燃气锅炉的消耗天然气气流；C_r、τ_r为天然气系统压缩机r流过的流量和消耗的流量；A_ir、E_ir、T_ir为天然气节点?管道关联矩阵、节点?压缩机关联矩阵和节点?压缩机入口节点关联矩阵的第i行第r列元素；s_ij、k_r为天然气管道r的气流方向和管道常数；Φ_D,i、Φ_G,i、Φ_CHP,i、Φ_STCHP,i、Φ_GB,i、Φ_EB,i为热力系统节点i的热负荷、燃煤热源、CHP、STCHP、GB和EB的供热功率；M_h、k_h为热力系统供热管道h的流量和阻力系数；T_s,i、T_r,i和T_s,f、T_r,f分别为热力系统节点i和节点f的供水、回水温度；B_lh为热力系统回路供热管道关联矩阵第l行第h列元素；A_s,ef、A_r,ef为热力系统供热和回水网络结构矩阵第e行第f列元素；D_ih为热力系统节点?供热管道关联矩阵中第i行第h列元素；b_s,e、b_r,e为热力系统供水温度和回水温度相关系数；k_h为热力系统供热管道h的阻力系数；SHC为水的比热容。N_{n_e}、N_{n_g}、N_{n_h}、N_f分别为电力系统节点、天然气系统节点、热力系统节点和热力系统网络回路的数目。耦合元件STCHP和EB装置的模型如下：2?1)STCHP机组模型建立STCHP的多能流模型方程式如下：Φ_SF,k＝η_SF,kS_SF,kR，k＝1,2,...,N_b??(9)Φ_SF,k+F_SCPT,kGHV＝P_SCPT,k/η_SCPT,k,k＝1,2,...,N_b??(10)P_SCPT,k＝H_SCPT,k/ν_SCPT,k,k＝1,2,...,N_b???(11)H_SCPT,k＝Φ_SCPT,k+S_SH,k?S_EH,k,k＝1,2,...,N_b??(12)S_SH,kS_EH,k＝0,k＝1,2,...,N_b???(13)其中，式(9)为聚光集热装置的光热转换关系式；式(10)和(11)为热电联产机组消耗天然气、光热与输出电功率和热功率的关系式；式(12)为STCHP的供热功率、输出热功率与储热的关系式；式(13)为储热的工作模式方程。其中，Φ_SF,k、S_SF,k、η_SF,k为STCHPk聚光集热装置的吸收热功率、镜场面积和工作效率；R为光照辐射度；P_STCHP,k、F_STCHP,k、Φ_STCHP,k为STCHPk的有功出力、消耗气流量和供热功率；v_CHP,k、η_SF,k、H_CHP,k为STCHPk的热电比、转化效率和输出热功率；S_SH,k、S_EH,k为储热装置的储热功率、放热功率；GHV为天然气的高热值；N_b为STCHP的数目。2?2)EB装置模型EB的电热转换关系满足如下方程式：Φ_EB,k＝η_EB,kP_EB,k,k＝1,2,...,N_eb???(14)式中，P_EB,k、Φ_EB,k、η_EB,k为EBk的有功出力、供热功率和转化效率；N_eb为EB的数目。(3)建立不等式约束电?气?热互联系统的综合负荷削减优化模型的不等式约束包括：式(15)?(19)的电负荷、气负荷、热负荷削减变量和弃风、弃光变量的上下限约束；式(20)?(30)的燃气机组、STCHP、EB、储热和常规发电机的容量约束；式(31)?(32)的电力系统节点电压约束、线路功率约束。式(33)?(36)的天然气系统节点气压约束、气源注气量约束、压缩机压缩比约束；式(37)?(41)的热力系统热源约束、供/回水温度约束和热力管道流量约束。0≤C_e,i≤P_D,i,i＝1,2,...,N_{d_e}???(15)0≤C_g,i/GHV≤F_D,i,i＝1,2,...,N_{d_g}??(16)0≤C_h,i≤Φ_D,i,i＝1,2,...,N_{d_h}??(17)0≤ΔP_W,i≤P_W,i,i＝1,2,...,N_w???(18)0≤ΔP_PV,i≤P_PV,i,i＝1,2,...,N_pv???(19)V_i^min≤V_i≤V_i^max,i＝1,2,...,N_{n_e}???(31)?T_l^min≤T_l≤T_l^max,l＝1,2,...,N_r???(32)式中，T_l是输电线路l流过的功率；R_q是压缩机支路q的压缩比；和P_minG,i分别为非燃气常规发电机组有功出力的上限和下限；和Q_minG,i为非燃气常规发电机组无功出力的上限和下限；和P_minGAS,i分别为GFG机组有功出力的上限和下限；和Q_minGAS,i分别为GFG机组无功出力的上限和下限；和P_minCHP,i分别为CHP机组有功出力的上限和下限；和Q_minCHP,i分别为CHP机组无功出力的上限和下限；和P_minSTCHP,i分别为STCHP机组有功出力的上限和下限；和Q_minSTCHP,i分别为STCHP机组无功出力的上限和下限；和P_minEB,i分别为EB装置消耗电功率的上限和下限；和S_minSH,k分别为STCHP机组储热装置储热功率的上限和下限；和S_minEH,k分别为STCHP机组储热装置放热功率的上限和下限；和分别为天然气节点气压的上限和下限；和F_minG,i分别为天然气气源注入量的上限和下限；和F_minGB,i分别为GB装置消耗气量的上限和下限；和R_minq分别为压缩机压缩比的上限和下限；和Φ_minG,i分别为热力系统热源功率的上限和下限；和Φ_minSTCHP,i分别为STCHP机组供热功率的上限和下限；和T_minr,i为热力系统节点回水温度的上限和下限；和T_mins,i为热力系统节点供水温度的上限和下限；和V_mini分别为节点电压幅值的上限和下限；和T_minl为输电线路传输功率的上限和下限；和M_minh为供热管道水流量的上限和下限。N_r是输电线路的总数，N_u是非燃气常规机组的总数，N_s是天然气气源的总数，N_a是GFG机组的总数，N_c是CHP机组的总数，N_gb是GB装置的总数，N_p是压缩机的总数，N_q是供热管道的总数，N_t是热力系统热源的总数。(4)综合最小优化模型求解以及弃风、弃光量和电/气/热负荷削减量计算基于第(1)步的目标函数和第(2)步的等式约束以及第(3)?步的不等式约束，电?气?热互联系统弃风弃光和电/气/热负荷削减综合最小优化模型已建立完成。 

关 键 词：优化模型;热负荷削减量;消耗;风量;热互联系统弃风;系统弃风弃光;电气热负荷;变量加入;等式约束;供热功率;目标函数;电功率;公开;不等式;有功;STCHP;构建;之和;出力;不足; 

法律状态：公开 

IPC专利分类号：G06Q10/04(2012.01)I,G06Q10/06(2012.01)I,G06Q50/06(2012.01)I