[发明专利]考虑天然气系统约束的等值最优潮流模型构建方法

说明书

本发明公开一种考虑天然气系统约束的等值最优潮流模型构建方法。在电力系统与天然气系统数据各自独立调度运行，数据不能共享的情况下，提出天然气系统的约束等值模型，将天然气系统等值约束信息提供给电力系统而不涉密；在此基础上建立考虑天然气系统约束的等值最优潮流方法，避免了电力系统与天然气系统的交替迭代，同时还有效计及了天然气系统对电力系统运行调度的影响。最后，通过IEEE14‑NGS10电‑气互联系统的算例分析验证了所提方法的有效性。

技术领域

本发明属于电-气互联系统领域，目的是实现考虑天然气系统约束的等值最优潮流计算。具体涉及考虑气源容量约束、节点气压约束、压缩机气压变比约束的天然气系统约束的等值模型，以及基于约束等值模型提出考虑天然气系统约束的等值最优潮流方法。

背景技术

相比于燃煤/燃油发电，天然气发电具有污染低、经济性好、动作响应快、安装时间短等优点，近年来，燃气轮机装机容量在世界很多地方都持续增长。随着燃气轮机装机容量的日益增长，天然气系统与电力系统的耦合也愈加紧密。实际上，天然气系统与电力系统是独立运行调度，并没有考虑系统间的相互影响，导致优化结果不准确。例如：电力系统燃气轮机发电量较大时，大容量的天然气消耗可能会迫使天然气系统的运行状态超出安全约束(如：节点压力越限、管道流量越限)，从而影响燃气轮机的一次能源供应。目前，国内外学者对电-气互联系统的协同优化已有许多研究，可分为天然气系统与电力系统的数据完全共享和数据不能共享两类，但存在以下问题：数据完全共享方法对天然气系统与电力系统统一建模优化分析，但未考虑实际上电力系统与天然气系统分别属于不同的运营商负责管理，数据具有商业机密，获得整个电-气互联系统的全局信息目前还难以实现。数据不能共享方法在构建分解协同交互机的基础上，采用交替迭代的思想对电-气互联系统进行优化分析，然而这些方法存在着参数设定困难、收敛速度慢甚至不收敛等问题。

发明内容

本发明的目的提供一种考虑天然气系统约束的等值最优潮流模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤:

1)输入基础数据

输入电-气互联系统基础数据，包括电力子系统设备参数(即线路的阻抗、对地电纳及其传输功率约束条件，变压器的阻抗、对地导纳、变比及其传输功率约束条件，电力系统节点的对地导纳及连接负荷功率大小，发电机出力大小及其出力约束条件)、天然气子系统设备参数(即管道的管道常数，压缩机的压变比约束、温度常数和压缩因子常数、流过流量约束条件)和拓扑结构(即包括电力系统、天然气系统中各节点连接关系，以及各耦合元件的连接关系)。

2)建立天然气系统的约束等值模型

为有效保留天然气系统约束对电力系统的影响，本发明提出天然气系统的约束等值模型。约束等值模型的建模可分为以下三个步骤：建立约束等值目标函数、建立约束等值等式约束方程、建立约束等值不等式约束方程。

2-1)建立约束等值目标函数

根据天然气系统中燃气轮机个数(N)建立多个目标函数，首先建立任意一个燃气轮机消耗天然气流量最大的目标函数，一共N个；然后建立任意两个燃气轮机消耗天然气流总流量最大的目标函数，一共C_2N个；以此类推，最后建立所有燃气轮机消耗天然气总流量最大的目标函数，一共C_NN个；即由C_i，C_ij，…，C_all组成。