[发明专利]一种天然气与电力网络联合运行模型的求解方法及系统

说明书

本发明公开了一种天然气与电力网络联合运行模型的求解方法及系统，其方法包括：建立天然气与电力网络联合运行模型；对所述天然气与电力网络联合运行模型中的非线性项进行线性化处理，并生成混合整数规划模型；利用CPLEX求解器对所述混合整数规划模型进行求解。本发明实施例可为天然气网络和电力网络之间的联合优化运行提供科学理论支持，且可靠性较高。

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种天然气与电力网络联合运行模型的求解方法及系统。

背景技术

不断增长的能源需求与有限的化石能源资源及其能源输送系统之间的冲突给现有能源供应带来挑战，因此技术人员正致力于探索多种能源载体间的协同运作。在此期间天然气发电机与电转气技术的普及，使得天然气网络与电力网络之间具备更大的协调运行空间，故天然气网络与电力网络的组合建模和求解分析成为关注焦点。

由于天然气与电力网络联合运行模型具有非线性与非凸性，在理论上无法保证模型的全局最优性，目前针对消除模型的非线性与非凸性提出以下几种求解方法：(1)通过内点法在给定时限内对模型中的非线性项进行求解，但是需要自定义输入初始解，可靠性不足；(2)通过二阶锥规划法和线性规划松弛法可将模型中的非线性项转换为线性项，并将非凸全局优化问题转换为凸问题，以此降低模型的求解难度，但是在求解过程中需要假定管道天然气流向是不变的，不符合科学理论。综上所述，在管道天然气流向为未知情况下进行线性化处理，对于现有的求解方法来说仍然存在不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种天然气与电力网络联合运行模型的求解方法及系统，可为天然气网络和电力网络之间的联合优化运行提供科学理论支持，且可靠性较高。

为了解决上述问题，本发明提出了一种天然气与电力网络联合运行模型的求解方法，所述方法包括：

建立天然气与电力网络联合运行模型；

对所述天然气与电力网络联合运行模型中的非线性项进行线性化处理，并生成混合整数规划模型；

利用CPLEX求解器对所述混合整数规划模型进行求解。

可选的，所述建立天然气与电力网络联合运行模型包括：

确定天然气与电力网络联合运行的成本最优函数；

确定电力网络在联合运行过程中的约束条件、天然气发电机组在联合运行过程中的约束条件以及燃气轮机在联合运行过程中的约束条件。

可选的，所述天然气与电力网络联合运行的成本最优函数为：

其中，C_w,t为t时刻下气源w的运行成本，C_e,t为t时刻下常规电源e的运行成本，Nt为运行时间周期，W为所有气源的总和，E为所有电源的总和，c_w为气源w的供应成本系数，F_w,t为t时刻下气源w的出力，c_e、b_e、a_e均为常规电源e的供应成本系数，P_e,t为t时刻下常规电源e的出力。

可选的，所述电力网络在联合运行过程中的约束条件包括节点功率平衡约束、常规电源运行约束、线路输电功率约束和节点电压相角约束；

所述天然气发电机组在联合运行过程中的约束条件包括节点流量平衡约束、气源运行约束、压缩机运行约束、管道流量及其两端压力关系约束和节点压力约束。

可选的，所述对所述天然气与电力网络联合运行模型中的非线性项进行线性处理包括：

分别对燃气轮机发电函数、所述燃气轮机在联合运行过程中的约束条件以及所述管道流量及其两端压力关系约束进行分段与线性逼近处理，其中所述燃气轮机发电函数为t时刻下常规电源e的运行成本函数。