[发明专利]一种气热电耦合系统SCUC优化调度方法、装置及存储介质

说明书

本发明公开一种气热电耦合系统SCUC优化调度方法、装置及存储介质。优化调度方法包括以下步骤：一、读入气热电耦合系统原始数据；二、定义系统状态决策变量；三、建立二次函数分段线性化模型；四、设置机组运行状态参数，机组爬坡、启停时间约束，火电机组出力约束；五、设置天然气用量平衡约束、天然气机组出力约束、各节点流量气压约束；六、设置流量、热量、温度平衡约束，各节点热负荷、热功率平衡约束；七、设置耦合环节功率平衡及设备出力约束；八、建立气热电耦合系统SCUC优化调度模型；本发明考虑了发电机组的安全运行约束条件，另外考虑了燃煤、燃气两种发电机组，燃料价格的差异导致机组使用时段在结果中可以体现出来。

技术领域

本发明涉及综合能源系统优化调度领域，具体的是一种气热电耦合系统SCUC优化调度方法、装置及存储介质。

背景技术

随着社会经济快速发展，城市化进程不断深入，能源消费与环境保护、能源基础设施建设与空间局限等矛盾越来越凸显，同时不同种类能源系统单独规划设计、独立运行增加了能源供应瓶颈、能源利用率低等问题，为此，综合能源系统应运而生，给能源升级和变革提供了一条重要的途径。在综合能源系统中，各类能源设备之间紧密耦合，实现多能源的互动和转换，通过研究和计算制定合适的调度运行方案，可以大幅提高能源利用效率，减少环境污染，提高负荷调节速率、设备利用率，实现能源高效、梯级利用。目前国内外研究的综合能源系统有电-气耦合系统、电-热混合能源网络、电-热-气耦合系统或者冷热电三联供系统等，目的都是为了达到协同优化、优势互补的效果，此外，大规模开发可再生能源及分布式能源在电网中越来越多，综合能源系统渐渐成为能源供应的重要模式。

气热电耦合系统研究的主要内容有多能流计算、经济优化调度、最优潮流等，目前学者们开展了较多的研究，对于带安全约束条件的机组组合优化问题展开研究的比较少。本发明在发电机组爬坡、下坡，设备启停及开关机时间等诸多约束条件下，通过调整燃煤机组和燃气机组在全天不同时间段出力，使得气热电耦合系统在确保安全运行下，不仅满足气、热、电负荷需求，还能保证燃料费用最少，达到经济安全运行的要求。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的是提供一种带安全约束条件的气热电耦合系统发电机组组合优化调度方法，本发明建立了机组安全方面的约束条件模型，包括爬坡、启停、运行时间、出力限制等方面，对于计算过程中遇到的非线性问题，采取分段线性化方法进行线性化处理，不仅能加快求解，增加得到最优值的概率，还能准确模拟出天然气气流的动态过程，使得计算结果更加贴近实际值；通过调整燃煤机组和燃气机组在全天不同时间段出力，使得气热电耦合系统在确保安全运行下，既满足气、热、电负荷需求，又能保证燃料费用最少，本发明采用Matlab、Cplex软件编程实现。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种气热电耦合系统SCUC优化调度方法，包括以下步骤：

1)读入气热电耦合系统原始数据并作初始化处理；电力系统采用IEEE39节点系统，天然气系统采用20节点网络，热力系统采用6节点网络，耦合环节采用CHP和电锅炉设备；

2)定义系统状态变量、决策变量，运用直流模型计算电力系统潮流，设置功率平衡及潮流越限安全约束；

3)建立二次函数分段线性化模型；

4)设定机组运行状态参数，设置机组爬坡和启停时间约束，以及火电机组出力约束；

5)根据天然气线性化模型计算气网潮流，计算相关节点支路关联矩阵，设置天然气用量平衡约束、天然气机组出力约束、各节点流量气压平衡约束；

6)根据水力模型、热力模型计算热网潮流，计算相关节点支路关联矩阵，根据能量守恒以及热力学定理设置流量、热量、温度平衡约束，添加各节点热负荷、热功率平衡约束；