[发明专利]考虑N-1安全约束的综合能源系统优化配置方法

说明书

本发明公开了一种考虑N‑1安全约束的综合能源系统优化配置方法。本发明的技术方案包括步骤：1)构建电‑气‑热联供的能量枢纽架构及能量枢纽模型，所述的能量枢纽模型包括能量转换设备模型、多元储能设备模型和能量枢纽耦合关系模型；2)以系统规划周期内年综合运行费用最小为目标函数，考虑能源耦合部分约束、电力系统运行约束、天然气系统运行约束和电力系统的N‑1安全约束，建立综合能源系统优化配置模型；3)对上述综合能源系统优化配置模型进行松弛处理，使其由混合整数非线性规划问题转换成混合整数二阶锥规划问题。本发明有利于增加系统安全性和供能灵活性，为综合能源系统中多能量枢纽的架构设计与设备选型提供技术支持。

技术领域

本发明涉及综合能源和电力系统领域，特别是一种考虑N-1安全约束的综合能源系统优化配置方法。

背景技术

近年来，多能互补的综合能源系统在国际和国内的能源领域受到了普遍关注。综合能源系统作为能源互联网的一种重要形式，能够充分发挥不同能源类型之间的互补特性和协同效益，提升能源系统综合能效和可再生能源消纳能力，对推动能源结构转型具有重要意义。

能量枢纽系能够满足多种能源需求的能量转换单元，其数学模型能够清晰地描述综合能源系统中各种能源类型之间的相互耦合关系。能量枢纽可实现多类能源的相互转换、分配和灵活存储，为多能源协同优化提供了基础。能量枢纽中的设备组成、容量以及运行方式对综合能源系统的安全可靠运行至关重要。

随着电力和天然气等各类能源系统耦合的逐步加深以及系统规模的不断扩大，综合能源系统在运行过程中所面临的安全风险也会相应增加。为此，有必要在综合能源系统规划或能量枢纽优化配置时计及在电力系统的规划与运行中广泛采用的N-1安全准则。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种考虑N-1安全约束的综合能源系统优化配置方法，其有利于增加系统安全性和供能灵活性，为综合能源系统中多能量枢纽的架构设计与设备选型提供技术支持。

本发明采用以下的技术方案：一种考虑N-1安全约束的综合能源系统优化配置方法，其包括步骤：

1)构建电-气-热联供的能量枢纽架构及能量枢纽模型，所述的能量枢纽模型包括能量转换设备模型、多元储能设备模型和能量枢纽耦合关系模型；

2)以系统规划周期内年综合运行费用最小为目标函数，考虑能源耦合部分约束、电力系统运行约束、天然气系统运行约束和电力系统的N-1安全约束，建立综合能源系统优化配置模型；

3)对上述综合能源系统优化配置模型进行松弛处理，使其由混合整数非线性规划问题转换成混合整数二阶锥规划问题。

进一步地，步骤1)中，所述的能量转换设备用于实现不同能量形式之间的转化与耦合，包括P2G装置、热电联产机组和燃气锅炉，其模型统一表示为：

式中：和分别为能量转换设备k在时刻t的能源形式为p的输入功率和能源形式为q的输出功率；η^k和分别为能量转换设备k的能源转换效率和出力上限。

进一步地，步骤1)中，所述的多元储能设备模型中，假设储能设备在Δt时间段内的蓄能和放能功率均为常数，多元储能设备模型统一描述为：