[发明专利]一种电气综合能源系统恢复力的优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种电气综合能源系统恢复力的优化方法，提出一种三阶段鲁棒优化模型来解决城市电气综合能源系统在不确定性故障下的恢复力问题，第一阶段，作为防御者，综合能源系统需制定网络加固计划以应对极端事件下的攻击，使不可预测的攻击造成的损害降到最低；第二阶段，攻击者将攻击电力系统和天然气系统的脆弱部件，使得系统最大化失负荷；第三阶段，防御者将对攻击结果做出响应，制定电气综合能源系统的最优运行方式来尽可能减小失负荷损失，将其分解成外层主问题和内层子问题进行求解，求解结果能够指导对城市电气综合能源系统进行规划和加固，使得城市电气综合能源系统面对极端事件时拥有更强的恢复力。

技术领域

本发明涉及一种综合能源系统优化规划技术领域，更具体地说，它涉及一种电气综合能源系统恢复力的优化方法及系统。

背景技术

近些年，日益恶化的环境以及传统能源的逐渐枯竭是全球面临的主要问题。风电和光伏等可再生能源成为各个国家重点发展对象，但是由于其具有较大的波动性与随机性，大规模接入电网会极大影响电网的安全可靠运行。伴随着互联网和智能电网的发展，以多能协同和互联为特点的综合能源系统应运而生。综合能源系统是通过对能源的产生、分配、转换和消费等环节进行有机交互与协调优化进而促进能源的互联，并能够充分发挥多能源协调的耦合特性，从而形成的产、供、销一体化的能源系统，可实现能效的有效提高。综合能源系统是近年来提出的关于能源供给体系的创新概念，是能源供给侧改革的一个重要抓手。城市综合能源系统是未来城市能源网的重点发展方向，以电力为主体并融合天然气和热能等多种能源形式的城市综合能源系统将成为未来城市能源供应的重要发展趋势。近年来，虽然各国电网的运行可靠性持续增强，但自然灾害、连锁故障和网络攻击等极端事件频发，极易造成大规模停电事故，给社会带来巨大的影响和损失。为应对此类事故，学术界与工业界共同提出了系统恢复力概念，并拓展为一个新的研究领域。恢复力，通常被定义为“预防和适应环境变化、承受扰动以及快速恢复的能力，考虑的扰动包括蓄意攻击、意外故障以及自然灾害”。

现有的恢复力提升问题大都是瞄准电力系统进行研究，通过对电力系统进行加固或者优化调度以此提高电力系统恢复力，保障供电可靠性，对于城市内电气耦合程度愈来愈深的电气综合能源系统少有研究。现有针对恢复力提升的方法大都通过辨识最严重攻击来制定加固规划和运行决策，并未考虑极端事件发生情况下的不确定性对系统的影响，使得恢复力增强的策略定义的不准确。当前的系统加固策略更多的考虑电网侧的加固，未考虑气网侧加固对整个系统恢复力提升的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种电气综合能源系统恢复力的优化方法及系统，解决了现有技术中针对恢复力提升的方法大都通过辨识最严重攻击来制定加固规划和运行决策，并未考虑极端事件发生情况下的不确定性对系统的影响，使得恢复力增强的策略定义的不准确。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，本发明提供了一种电气综合能源系统恢复力的优化方法，包括以下步骤：

S1，获取线路加固的决策向量、线路遭受破坏的不确定数量和事故发生后电力系统的潮流运行变量，根据决策向量、不确定数量和潮流运行变量构建三层目标函数，其中，线路包括输电线路和输气线路；

S2，设定极端事件影响条件下线路的故障概率的置信区间，根据置信区间的上下限构建线路故障的不确定性集，根据不确定性集对步骤S1的三层目标函数进行约束，获得更新后的目标函数；

S3，根据线路遭受破坏的状态构建电力系统模型的约束条件以及天然气系统模型的约束条件，根据步骤S2更新后的目标函数与电力系统模型的约束条件以及天然气系统模型的约束条件构建电气综合能源系统的鲁棒优化模型；

S4，采用列和约束生成算法将步骤S3所构建的鲁棒优化模型分解为外层主问题的数学模型和内层子问题的目标函数，求解外层主问题的数学模型和内层子问题的目标函数，获得与内层子问题的攻击策略所对应的外层主问题的线路加固方案和约束条件，实现电气综合能源系统的优化。