[发明专利]考虑风电不确定性的气电互联系统优化运行方法

说明书

本发明公开了一种考虑风电不确定性的气电互联系统优化运行方法，首先以最小化气电互联系统总运行成本为目标并结合设定的相关运行约束，建立气电互联系统随机优化运行模型；针对天然气网络的非线性潮流方程约束，采用线性化方法进行处理；利用场景分析法描述风电出力的不确定性，通过蒙特卡洛模拟法生成大量风电出力场景，再运用基于同步回代消除的场景削减法对场景进行削减得到少量具有代表性的场景，进而将考虑风电不确定性的气电互联系统随机优化问题转化为多个确定性场景的混合整数线性规划问题进行求解。在风电出力不确定的条件下通过优化调度来有效提升气电互联系统运行的经济性、安全性以及风电的消纳能力。

技术领域

本发明属于综合能源系统优化运行技术领域，特别涉及一种考虑风电不确定性的气电互联系统优化运行方法。

背景技术

风力发电的不确定性以及电力系统对风力发电的接纳能力不足是导致我国华北、东北、西北等地区“弃风”现象频发的主要原因。如何有效缓解“弃风”现象达到能源的高效利用是亟需解决的问题。近年来，P2G技术为可再生能源出力的消纳提供了新的空间。电转气设备的出现能够将过剩的风电出力转换为天然气在天然气网络和储气设备中进行储存，从而有效地降低弃风量。燃气机组的显著增长和电转气技术的日益成熟加剧了电力和天然气系统之间的相互依赖，为气电互联系统的形成奠定了基础。随着两个系统之间的耦合程度越来越深，其中一个系统的运行调度必然会受到另一个系统的影响，故对两个能源系统进行整体建模并研究互联系统的优化运行是十分有必要和有意义的。

风电所具有的不确定性会直接影响电力系统的调度计划和运行方式，由于气电互联系统的紧密耦合特性同时也会对气电互联系统的整体运行带来影响。考虑风电不确定性对气电互联系统的运行影响，在保证气电互联系统安全可靠运行的同时提升系统对风电的消纳能力，从而在一定程度上达到平抑风电不确定性的目的。与此同时，消纳风电出力可能会带来气电互联系统的整体运行费用提升、网络损耗增大等问题，因此非常有必要对考虑风电不确定性的气电互联系统优化运行问题展开研究。在对气电互联系统的优化运行进行研究时需要建立考虑风电不确定性和最小化互联系统总运行成本的优化调度模型，在风电出力不确定的环境下通过优化调度来提高气电互联系统运行的安全性和经济性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种考虑风电不确定性的气电互联系统优化运行方法，该方法对天然气潮流约束进行线性化处理，再利用场景分析法通过场景生成和场合削减过程来描述风电出力的不确定性，将考虑风电不确定性的气电互联系统随机优化问题转化为多个确定性场景的混合整数线性规划问题进行求解，在风电出力不确定的条件下通过优化调度来有效提升气电互联系统运行的经济性、安全性以及风电的消纳能力。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种考虑风电不确定性的气电互联系统优化运行方法，包括以下步骤：

步骤1：建立电力、天然气系统模型，包括电力直流潮流模型和天然气传输管道潮流模型；

步骤2：建立耦合设备运行模型，包括燃气机组运行模型和电转气设备运行模型；

步骤3：建立压缩机站和储气设备运行模型；

步骤4：构建以最小化气电互联系统运行总成本为目标函数，考虑输电网、输气网各种运行约束条件的气电互联系统随机优化运行模型；

步骤5：利用场景分析法描述风电出力的不确定性；通过基于同步回代消除的场景削减法将蒙特卡洛方法生成的1000个风电出力场景进行削减，将包含风电出力随机变量的不确定性问题转化为5个具有一定发生概率的代表性风电出力场景的确定性问题；

步骤6：利用线性化方法对天然气潮流方程约束进行处理，将非线性的气电互联系统随机优化调度模型转化为混合整数线性规划问题进行求解；