[发明专利]一种复杂天然气潮流加速凸化调度方法

权利要求书

1.一种复杂天然气潮流加速凸化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)构造考虑天然气管道气流偏微分方程的复杂天然气网络动态模型；

2)确定非凸约束并对其松弛凸化；

3)利用罚凸凹算法使松弛域逐渐紧缩；

4)构造二阶锥规划模型求取罚凸凹初始点以加速算法收敛；

5)根据收敛解优化天然气调度方案。

2.根据权利要求1所述的复杂天然气潮流加速凸化调度方法，其特征在于，所述复杂天然气网络动态模型满足管存约束、加压站约束、节点气压约束、气源出力约束、储气罐约束和节点流量平衡约束。

3.根据权利要求2所述的复杂天然气潮流加速凸化调度方法，其特征在于，所述步骤1)中构造考虑天然气管道气流偏微分方程的复杂天然气网络动态模型包括：

天然气管道气流偏微分方程如下：

式中：和分别为t时刻ij管道d处的气体压强与气流量；M₁、M₂均为管道传输常数；利用欧拉有限差分法将天然气管道气流偏微分方程转化为代数方程，即将管道ij均分N段，每段长度为Δx_ij＝l_ij/N，代数方程表示为：

式中：Δt为时间步长。

4.根据权利要求3所述的复杂天然气潮流加速凸化调度方法，其特征在于，所述管存约束、加压站约束、节点气压约束、气源出力约束、储气罐约束和节点流量平衡约束，具体如下式：

式中：Ω_Gp为天然气管道集合；分别为加压站升压前后气压；分别为加压站升压比下限和上限；f_i^t为管道气流，为管道气流上限；Ω_g、Ω_GB分别为气源集合、天然气节点集合；为t时刻i节点气压；f_g,j,t为t时刻j气源出力；Ωs为储气罐集合；和分别为t时刻储气罐n的天然气输入量和输出量；和分别为t时刻储气罐n的充气和放气效率；为储气罐n额定储气容量；B_g、B_P2G、B_S、B_CHP、B_GT、A_g分别为节点与气源、节点与P2G、节点与储气罐、节点与CHP、节点与燃气机组和节点与管道的关联矩阵；f_g,t、f_P2G,t、f_CHP,t、f_GT,t、f_D,t分别为气源出力向量、P2G天然气注入向量、CHP天然气注入向量、燃气机组气流注入向量和天然气负荷向量；分别为t时刻i节点气压值的下限及上限；分别为t时刻j气源出力值的下限和上限；S_n,t为t时刻储气罐n的储气量；为t时刻储气罐n储气量的下限和上限。

5.根据权利要求4所述的复杂天然气潮流加速凸化调度方法，其特征在于，所述步骤2)确定非凸约束并对其松弛凸化包括：

在所述复杂天然气网络动态模型中，非凸约束如下：

所述非凸约束等价转换为：

转换后，式(1)为凸约束，而式(2)仍未非凸约束，利用一阶泰勒展开式对式(2)中二次项进行线性展开，具体如下：

式中：和分别为t时刻管道位置d+1处在第k-1次迭代后的气压值与气流量；和分别为第t时刻管道位置d处在在第k-1次迭代后的气压值和气流量；为值大于等于0的松弛变量。