[发明专利]计及电-气耦合系统约束的燃气电厂储气容量计算方法

说明书

本发明涉及一种计及电‑气耦合系统约束的燃气电厂储气容量计算方法，属于多能流耦合系统的规划优化技术领域。本方法采用优化的方法，为燃气电厂配置储气设备的容量提供了最佳方案。一方面同时考虑了电力系统和天然气网的运行约束，避免过小容量的储气方案给电力系统带来的安全隐患；另一方面考虑了储气设备的成本问题，避免了过大容量的储气方案造成的经济浪费。该方法可以应用于燃气电厂储气设施的规划中，为管理和设计人员提供了储气设备容量的配置依据，有助于提高燃气电厂供电的安全性和经济性。

技术领域

本发明涉及一种计及电-气耦合系统约束的燃气电厂储气容量计算方法，属于多能流耦合系统的规划优化技术领域。

背景技术

由于燃气发电机的成本较低、对环境的破坏力较小、响应速度快，燃气站的建造周期较短等巨大优势，已在世界范围内成为供电能源的重要组成部分。而随着燃气电厂在电力系统能源供给中的比例迅速增加，电力系统和天然气系统的耦合程度逐渐加深，电力系统的安全稳定对天然气系统供气安全的依赖性也随之加深。

另一方面，天然气负荷在年、月、日间的波动性非常剧烈，而在很多国家规定中，其他商业、民用天然气负荷的优先级高于燃气电厂的燃气负荷。若其他天然气负荷出现尖峰时，由于天然气系统的安全约束，可能导致燃气电厂的燃气负荷供应不足，因此在燃气电厂配置一定容量的天然气气储设施是一种常见并且有效的用以提高电力系统运行安全的方法。然而，气储设施的成本常常与其容量呈正相关，因此如何合理地配置气储设备的容量成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提出计及电-气耦合系统约束的燃气电厂储气容量计算方法，以避免因气储容量配置过小导致的电力系统供能不足，或者因气储容量配置过大造成的经济浪费。

本发明提出的计及电-气耦合系统约束的燃气电厂储气容量计算方法，包括以下步骤：

(1)建立一个电-气耦合系统中的燃气电厂发电成本的优化目标函数如下：

C_coal(G_coal)＝P_coal×G_coal

C_gas(L_gas)＝P_gas×L_gas

其中，C为电力系统运行的总成本，C_coal(G_coal)为燃煤成本，G_coal为耗煤量，P_coal为煤炭的价格，C_gas(L_gas)为燃气成本，L_gas为耗气量，P_gas为天然气的购买价格，C_storage(V)为储气成本，V为储气设备的容积，T_life为储气设备的使用年限；

(2)建立电-气耦合系统稳态安全运行的等式约束方程，包括：

(2-1)一个电-气耦合系统中电力系统的潮流方程如下：

其中，Pⁱ为电力系统中第i个节点的注入有功功率，Qⁱ为电力系统中第i个节点的注入无功功率，G_ij为与电力系统的节点导纳矩阵Y中第i行、第j列相对应的电导，B_ij为与电力系统的节点导纳矩阵Y中第i行、第j列相对应的电纳，电力系统节点导纳矩阵Y从电力系统调度中心获取；

(2-2)一个电-气耦合系统中天然气网中管道的水力方程如下：