[发明专利]基于场景分解的电气多能流系统优化调度方法

说明书

本发明公开了基于场景分解的电气多能流系统优化调度方法，包括：构建电气多能流系统的运行成本优化目标和约束条件，所述约束条件包括电力系统约束和天然气系统约束；根据所述优化目标和约束条件建立电气多能流系统的日前调度模型；模拟风机出力得到电气多能流系统的多个运行场景，根据所述运行场景将日前调度模型分解为对应的多个单场景模型，求解每个单场景模型直至所有运行场景中的机组组合相同；根据所述机组组合确定电气多能流系统的目标调度方案。本发明提供的优化调度方法，求解得到的目标运行成本具有较高的准确性，同时支持并行运算，显著降低了求解时间，大幅提高了求解效率。

技术领域

本发明涉及综合能源系统技术领域，尤其是涉及基于场景分解的电气多能流系统优化调度方法。

背景技术

在各类综合能源系统中，由于天然气的清洁、高效等特点，电气多能流系统得到了国内外的广泛关注。电气多能流系统在新能源消纳上的表现也较为突出。逐渐兴起的电转气技术促进了两种能量的双向流动，将多余的风、光出力转化为天然气；天然气系统中的储能和管道，又能分别实现被转化能源的长短期存储，最终实现能源消纳。

然而，可再生能源的并网过程会引入不确定性问题，给多能流系统的模型建立、优化调度带来挑战。现有技术中主要采用鲁棒规划和随机规划，作为处理不确定性问题的两种手段。其中，两阶段鲁棒优化通过考虑最坏情况下的最优解，压缩了待处理数据集，能加速调度问题的求解，但其结果常因过度保守而受质疑。随机规划对于可能出现的不确定性场景进行联合求解，能够基本还原结果真实性，但多场景使得模型复杂度和求解难度呈指数级增加。

发明内容

本发明的目的是提供基于场景分解的电气多能流系统优化调度方法，以解决相关技术中求得的目标成本准确性不高、求解效率较低的技术问题。

本发明的目的，可以通过如下技术方案实现：

基于场景分解的电气多能流系统优化调度方法，包括：

构建电气多能流系统的运行成本优化目标和约束条件，所述约束条件包括电力系统约束和天然气系统约束；

根据所述优化目标和约束条件建立电气多能流系统的日前调度模型；

模拟风机出力得到电气多能流系统的多个运行场景，根据所述运行场景将日前调度模型分解为对应的多个单场景模型，求解每个单场景模型直至所有运行场景中的机组组合相同；

根据所述机组组合确定电气多能流系统的目标调度方案。

可选地，求解每个单场景模型直至所有运行场景中的机组组合相同包括：

根据随机规划加速算法求解每个单场景模型直至所有运行场景中的机组组合相同。

可选地，根据随机规划加速算法求解每个单场景模型直至所有运行场景中的机组组合相同包括：

求解每个单场景模型的机组组合，若单场景模型之间的机组组合不同，添加惩罚因子至每个单场景模型，重复求解过程直至所有运行场景中的机组组合相同。

可选地，所述电气多能流系统的运行成本优化目标为：

式中，三个用圆括号标出的项分别代表了运行成本的三处来源：机组出力成本、气井和储能出力成本、切负荷和弃风成本；t为时间段，T为所有时间段的集合，i为机组序号，G为所有燃气机组的集合，C为所有燃煤机组的集合；l为电力系统节点序号，B为所有电力系统节点的集合；n为天然气节点序号；N为所有天然气节点的集合；w为风机序号，W为所有风机的集合；s为储能序号，S为所有储能的集合；sc为运行场景，SC为所有运行场景的集合；P_sc表示场景sc的出现概率；分别为机组i、气井g、储能s在时刻t和场景sc下的出力，分别为对应的单位出力成本；分别为时刻t和场景sc下，电力系统节点l的电力切负荷、天然气节点n的切负荷、风机w的弃风量，分别为对应的单位成本。