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专利号: 2021101251350
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑供电可靠性的区域综合能源系统规划方法,其特征在于具体按照以下步骤实施:

步骤1:通过场景分析来模拟区域综合能源系统中的不确定因素,基于单一故障安全准则,分析分布式电源对配电网故障时,可对孤岛部分负荷提供的电量;

步骤2:建立故障切负荷期望最小的目标函数,其计算如下公式(1):其中:ρij和 分别表示在j时刻,系统线路i故障的概率和发生故障引起的切负荷功率,Sbra和Sso分别表示支路集合和场景集合;

步骤3:在保证切负荷期望最小的基础上,建立项目全周期净收益最大和可再生能源渗透率最高两个规划目标;

项目全周期净收益最大目标函数计算如下公式(2):max M=Minc‑Mma‑Mb‑Minv+Mscr  (2),其中:Ui为节点i处电压标幺值;Umin和Umax为系统安全运行的电压上、下限标幺值,一般为1.05和0.95;

全周期收益计算如下公式(3):其中: 和 分别为第i个运行场景中,运营商售电量与售气量;PE和PG是对应的售电单价与售气单价;Ti为场景i所持续的时间;

年维修费用由设备容量决定,项目每年的维修费用与运行费用的计算如下公式(4)和(5):

其中, 和 分别为项目中分布式风电、分布式光伏和电转气设备的容量,和 分别为分布式风电、分布式光伏和电转气设备单位容量维修成本, 为电转气设备所消耗电能;

项目建设成本为项目新增设备的购买建设成本,其为项目初始的一次性花费,项目结束后,所有设备仍有一定的经济价值,可等效为收益,设备建设成本及其残值计算如下公式(6)和(7):

其中: 和 分别为项目中分布式风电、分布式光伏和电转气设备的单位容量成本,r为折现率;TP为项目周期,在保证系统建设与运行经济性的同时,利用综合能源系统对可再生能源进行积极消纳,建立如下公式(8)的可再生能源渗透率最大化目标函数;

其中, 和 为由可再生电源i向负荷所提供的能量及其在网络传输中的损耗率,unR unR

Po 和δ 为上级系统所提供能量及其在网络传输中的损耗率;

步骤4:设计综合能源系统安全稳定运行的约束条件,判断综合能源系统运行是否满足约束条件;

步骤5:采用非支配排序遗传算法3算法对数学模型进行求解,求出不同的规划方案。

2.根据权利要求1所述的一种考虑供电可靠性的区域综合能源系统规划方法,其特征在于,步骤1中,所述区域综合能源系统包括电力系统、天然气系统和热力系统。

3.根据权利要求1所述的一种考虑供电可靠性的区域综合能源系统规划方法,其特征在于,步骤3具体按照以下步骤实施:步骤3.1、判断各电力系统节点电压有无越限,若越限,计算越限程度,越限程度即为电力系统节点电压与电压上限值的差值,记为ΔV;

步骤3.2、提取电压越限的电力系统节点,同时提取接有电转气设备的电力系统节点,使电转气设备与电压越限处相对应,得到如下公式(9):其中,ΔVj为电力系统节点j的电压幅值变化值,ΔPij为电力系统节点所接电转气设备‑1

需要增加的功率ΔPij,Sij 表示节点i的电压对节点j的电压功率变化的灵敏度;

步骤3.3、设定电转气设备增加功率为其现有功率与额定功率差值,根据电转气设备需要增加的功率调度其他电转气设备同时接入电力系统和天然气系统,得到电转气设备调整方案,则所计算的综合能源系统中电转气设备运行功率为原电转气设备额定功率。

4.根据权利要求1所述的一种考虑供电可靠性的区域综合能源系统规划方法,其特征在于,在步骤4具体为:

步骤4.1:节点电压必须满足以下公式(10)约束:Umin≤Ui≤Umax (10),其中,Ui为节点i处电压标幺值;Umin和Umax为系统安全运行的电压上、下限标幺值,一般为1.05和0.95;

步骤4.2.为了避免配电网的无限制向上级电网中倒送能量,对配电网倒送能量限制如下公式(11):

P0≤min(PT,PG) (11),其中,P0为向上级电网倒送的总能量,PT为配电网变电站的额定功率,PG为配电网向上级电网允许倒送功率最大值;

步骤4.3:为避免配电网支路功率过载,使得规划结果偏离实际情况,对支路载流量限制如下(12):

Pij≤Plmax (12),其中,Pij为节点i与节点j之间支路上的功率,Plmax为支路最大传输功率;

步骤4.4:为保证天然气系统安全运行,天然气系统节点气压需满足如下公式(13)的安全约束:

PAmin≤PAi≤PAmax (13),其中,PAi为天然气系统节点i的气压,PAmin和PAmax为天然气系统安全运行,节点气压的下限和上限;

步骤4.5:对于系统中各能源元件,其输出功率必须在如下公式(14)的合理范围之内:Pmin≤Pi≤Pmax (14),式中:Pi为设备实时的输出功率,Pmin和Pmax为设备输出功率的下限和上限,一般为0和额定功率;

步骤4.6:考虑到热力系统接入燃气轮机后,负荷节点变为热源,其水流量增加,还需保证热力系统运行安全,管道水流量必须小于管道最大水流量,如下公式(15):其中,mij为管道ij的水流量, 为管道ij的允许最大水流量;

步骤4.7:不同元件的接入位置必须满足以下约束:分布式电源接入节点需包含电力系统节点;电转气设备接入节点需包含电力系统和天然气系统节点,如下公式(16)和(17);

其中, 和 分别为分布式电源和电转气设备接入系统的节点, 和 分别为区域综合能源系统中电力系统节点集合和天然气系统节点集合;

步骤4.8:分布式燃气轮机接入区域综合能源系统,其接入节点需包含电力系统节点、天然气系统和热力系统,如下公式(18);

其中, 为分布式燃气轮机接入系统的节点, 和 分别为区域综合能源系统中电力系统节点集合、天然气系统节点集合和热力系统节点集合。

5.根据权利要求1所述的一种考虑供电可靠性的区域综合能源系统规划方法,其特征在于,在步骤5中,非支配排序遗传算法3是对非支配层个体采用基于参考点的指标替代拥挤度进行评价、排序,以维持种群多样性,具体包括:自适应归一化、设置理想点、利用理想点将转换目标值、计算极点、目标值归一化、设置超平面上参考点,并计算参考线、计算个体到各参考线的距离、对个体排序以及选择个体。