[发明专利]基于内点法的综合能源系统多场景优化分析方法

权利要求书

1.一种基于内点法的综合能源系统多场景优化分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)向ICES输入系统信息，包括PHGCS的拓扑信息、能源集线器拓扑信息、耦合设备信息、PHGCS中的负荷信息、风电场出力信息、参数信息；

(2)建立区域电系统模型、区域气系统模型、区域热系统模型以及区域冷系统模型，并设定系统模型之间的耦合结构和组成方式；

(3)通过能源转换单元，将电、热、气、冷4种能源集中在ICES中，基于能源集线器原理进行能源比例分配系数分析；

(4)在考虑PHGCS运行关键约束基础上，建立含PHGCS的不同负荷结构、多时段、多场景运行模式下的多场景优化调度模型；

(5)采用原对偶内点法对多场景优化调度模型进行求解；

(6)输出ICES关键特征变量信息，包括：电系统中电压幅值、相角、有功、无功；热系统中热工质流量、温度、压强；气系统中流量、压强；冷系统中冷工质流量、温度、压强；特定能源比例分配系数；

步骤(2)各系统的建立包括：

①区域电系统模型

以交流潮流计算作为区域电系统的分析方法，电力系统的功率平衡方程为：

式中，P_i、Q_i为给定的节点i的注入有功和无功功率，i和j为节点编号，U为节点电压幅值，n为节点总数，θ_ij为节点i与j的相角差，G_ij、B_ij为节点i与节点j之间支路的导纳矩阵元素的实部、虚部；

②区域气系统模型

天然气系统工作在0～75mbar压力范围，对两端节点为i与j的任意管道，采用适用于中低压气系统公式对管道流量与压力关系进行描述：

式中，m_g、L_g、D_g为管道中的天然气流量、管道长度和管道直径，T_n、P_n为标准状况下的温度、压力，P_i、P_j为节点i、j的压力，S、f为天然气的相对密度、管道摩擦系数，R_air为空气常数；

③区域热系统模型

基于图论思想对包括供回水管路的区域热系统整体建模，对供回水回路的节点、管道同时编号：

A、水力模型

式中，为节点-管道完全关联矩阵，m_h为管道流量向量，为供回水网络的基本回路矩阵，0为零矩阵向量，ΔH_w为管道压头损失向量，H_pump为循环泵或压力泵提升的压头向量；

B、热力模型

式中，为热源处提供的热量、供水温度、回水温度，为负荷处得到的热量、供水温度、回水温度，T_start、T_end、T₀为管道的起点温度、终点温度、环境温度，λ_pipe、C_p为管道单位长度的传热系数、管道内工质的比热容，m_out、T_out、m_in、T_in为管道混合处节点的流进流量、温度，流出流量、温度；m_h、为管道流量、管道i的长度；

④区域冷系统模型

在ICES中，溴化锂机组对外供应7℃的冷冻水，冷用户只需设置末端空气处理装置，7℃的冷冻水进入空气处理装置，释放冷量后回水温度为12℃，从而实现供冷目的；冷却塔提供32℃冷却水通过冷却水循环泵加压进入溴化锂机组，出水温度38℃回至冷却塔继续冷却到32℃冷却水，从而形成一个冷却水循环系统；

同建立区域热系统模型类似，基于图论思想对包括供回水管路的区域冷系统整体建模，对供回水回路的节点、管道同时编号：

A、水力模型

式中，为节点-管道完全关联矩阵，m_c为管道流量向量，为供回水网络的基本回路矩阵，0为零矩阵向量，ΔH_w为管道压头损失向量，H_pump为循环泵或压力泵提升的压头向量；

B、热力模型

式中，为冷源处提供的热量、供水温度、回水温度，为负荷处得到的热量、供水温度、回水温度，T_start、T_end、T₀为管道的起点温度、终点温度、环境温度，λ_pipe、C_p为管道单位长度的传热系数、管道内工质的比热容，m_out、T_out、m_in、T_in为管道混合处节点的流进流量、温度，流出流量、温度；m_c、为管道流量、管道i的长度。