【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電氣工程，更具體地，涉及一種混氫氣-電聯合系統協調調度方法、裝置和電子設備。
技術介紹
1、隨著全球環境污染和能源短缺的加劇，發展低碳能源系統成為實現可持續發展的必然需求。氫能作為清潔能源，具有低碳高效、可長期存儲等特點。利用可再生能源電解水制氫，并將氫氣與天然氣摻混形成混氫天然氣，實現了電網與天然氣網耦合，能夠實現氫能的跨省區輸運和利用，降低天然氣用量和燃燒污染物排放，有效促進可再生能源消納。研究表明，在混氫氣-電聯合系統中，氫氣的集成不僅帶來了能量轉換過程和操作模式的變革，也帶來了一系列挑戰。
2、一方面，混氫氣-電聯合系統涉及不同物理系統和利益主體，傳統的單目標整體協調調度無法滿足個體利益，導致天然氣系統在協調運行中缺乏利用管道儲氣能力輔助消納可再生能源的意愿。
3、另一方面，氫氣摻混導致天然氣系統中水力工況和氣體組分發生變化，顯著提高了天然氣系統的運行風險，然而現有研究中缺乏關于摻氫帶來的風險對于天然氣運營商收益影響的量化方法。
技術實現思路
1、針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術提供了一種混氫氣-電聯合系統協調調度方法、裝置和電子設備，其目的在于，解決傳統的單目標整體協調調度無法滿足混氫氣-電聯合系統的高效調度要求且運行風險高的技術問題。
2、為實現上述目的，按照本專利技術的一個方面，提供了本專利技術提供一種混氫氣-電聯合系統協調調度方法，包括：
3、s1：構建混氫天然氣網絡動態能流模型，將混氫天然氣
4、s2：構建由電力系統提供的電價補貼和由混氫天然氣系統提供的節點氣價兩類價格信號，以計算電力系統運營商收益和混氫天然氣系統收益；以最大化電力系統運營商收益和最大化混氫天然氣系統運營商收益為優化目標，以所述線性化矩陣為混氫天然氣網絡安全約束，構建考慮聯合系統中不同利益主體的雙層優化模型；雙層優化模型的第一個目標函數為：
5、雙層優化模型的第二個目標函數為：其中，xe為電力系統決策量；xc為能量轉換單元決策量；λc為電力系統向能量轉換單元提供的電價補貼；e為序號；εcfu為常規燃煤機組集合；εwf為風電場集合；εel為電力負荷集合；為電力系統中常規燃煤機組的運行費用；為電力系統中風電場的棄風懲罰費用；包括供應電力負荷的收益以及切負荷懲罰，為摻氫燃氣輪機所在節點處的原始電價；為電力系統向摻氫燃氣輪機提供的電價補貼；為摻氫燃氣輪機出力；為電制氫所在節點處的原始電價；為電力系統向電制氫消耗電能提供的電價補貼；為耦合環節中電制氫單元出力；為摻氫燃氣輪機運行對應的混氫天然氣系統運行費用；為電制氫裝置運行對應的混氫天然氣系統運行費用；
6、s3：將雙層優化模型重構為單層優化問題并求解得到實時調度方案；執行實時調度方案對混氫氣-電聯合系統進行調度。
7、在其中一個實施例中，混氫天然氣動態能流模型包括控制方程和邊界條件；控制方程包括動量守恒方程、連續性方程和氫氣組分傳輸方程；邊界條件包括源節點運行壓力與氣體成分、交匯節點氣體均勻混合與物質守恒以及負荷節點能量需求；控制方程中的動量守恒方程、連續性方程和氫氣組分傳輸方程對應的差分形式分別如下：
8、
9、其中，δx和δt分別代表空間步長和時間步長；下標el,fl分別代表管道l的末端和首端；c為混氫天然氣中的聲速，單位為m/s；γ為絕熱指數；f為摩阻系數；a為管道橫截面積，單位為m2；d為管道直徑，單位為m；為基準流速，單位為m/s；p，m，m分別對應壓力、混合氣體質量流量、氫氣質量流量三類氣網狀態量。
10、在其中一個實施例中，邊界條件中的源節點運行壓力與氣體成分、交匯節點氣體均勻混合、氣體組分守恒以及負荷節點能量需求，分別如下：
11、
12、其中，分別為源節點、交匯節點、負荷節點集合；下標fl，el分別代表流出和流入某一節點；為時刻t源節點i處壓力；為時刻t源節點i處氫氣質量分數；均勻混合約束表示流出氣體中氫氣質量流量與混合氣體流速成正比；分別為時刻t流出某一交匯節點的管道k中氫氣質量流量和混合氣體的基準流速；為節點i處注入混氫天然氣的質量流量；為節點i處注入混氫天然氣中氫氣的質量流量；為負荷節點燃料為天然氣時的質量流量需求；為考慮氫氣摻混帶來的熱值變化后負荷節點的質量流量需求；mi,t為負荷節點i處氫氣質量流量；qh，qg分別為氫氣和天然氣的熱值。
13、在其中一個實施例中，將混氫天然氣網絡動態能流模型簡化重構為適應優化調度問題求解的線性化矩陣，包括：
14、將單時段混氫天然氣網絡動態能流重構為：tt·zt＝tt'-1·zt-1+ut；tt為單時段混氫天然氣系統狀態方程中t時刻狀態變量的系數矩陣；tt'-1為單時段t-1時刻狀態變量的系數矩陣；zt為t時刻狀態變量組成的向量；ut為t時刻邊界條件。
15、多時段潮流狀態量與初始時刻狀態量和各時刻邊界條件相關，將線性化矩陣中的多時段潮流方程表示為：
16、
17、多時段潮流方程可以構建為系統初始狀態與邊界條件的函數：
18、πg＝sg×ug+sg,0·tg,0×zg,0和πh＝sh×uh+sh,0·th,0×zh,0；
19、其中，tg,t為t時刻氣網狀態量在t時刻狀態方程中的系數；t'g,t為t時刻氣網狀態量在t+1時刻狀態方程中的系數；zt為t時刻氣網的壓力、流量、氫氣組分組成的狀態向量；ut為t時刻的邊界條件；zg,0為初始狀態下的壓力-流量分布；tg,0為初始狀態量在狀態方程中對應的系數；πg為全時段混合氣體壓力和質量流量組成的狀態向量；πh為全時段氫氣組分的質量流量組成的狀態向量；sg為壓力-流量關系對應的靈敏度矩陣；sh為氫氣組分傳輸對應的靈敏度矩陣；ug為邊界條件向量；uh為邊界條件向量；zh,0為初始狀態下的氫氣組分分布。
20、將節點負荷與支路潮流靈敏度矩陣sg中與待決策變量相關的部分按列分解，得到摻氫燃氣輪機耗氣流量靈敏度矩陣電制氫裝置進氣流量靈敏度矩陣常數項關系矩陣重構氣網動態潮流約束：
21、
22、其中，πg對應壓力、流量的上下限；πh對應氫氣質量流量的上下限；mgfu為摻氫燃氣輪機消耗的氣體質量流量；mp2h為電制氫裝置注入的氫氣質量流量；bg為氣網的壓力-流量方程中的常數項向量；bh為氫氣組分傳輸方程中的常數項向量。
23、在其中一個實施例中，補貼電價表示為：
24、節點氣價表示為：
25、
26、其中，為摻氫燃氣輪機和電制氫裝置原始電價；為摻氫燃氣輪機和電制氫裝置補貼后的電價；為電力系統提供給摻氫燃氣輪機和電制氫裝置的電價補貼,和為電制氫裝置和摻氫燃氣輪機處的原始氣價；為電制氫節點處氣壓和流量上下限約束對應的阻塞分量；為電制氫節點處氫氣組分對應的上下限約束對應的阻塞分量。
27、在其中一個實本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種混氫氣-電聯合系統協調調度方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的混氫氣-電聯合系統的調度方法，其特征在于，所述混氫天然氣動態能流模型包括控制方程和邊界條件；所述控制方程包括動量守恒方程、連續性方程和氫氣組分傳輸方程；所述邊界條件包括源節點運行壓力與氣體成分、交匯節點氣體均勻混合與物質守恒以及負荷節點能量需求；所述控制方程中的動量守恒方程、連續性方程和氫氣組分傳輸方程對應的差分形式分別如下：
3.如權利要求2所述的混氫氣-電聯合系統的調度方法，其特征在于，所述邊界條件中的源節點運行壓力與氣體成分、交匯節點氣體均勻混合、氣體組分守恒以及負荷節點能量需求，分別如下：
4.如權利要求1所述的混氫氣-電聯合系統的調度方法，其特征在于，所述將所述混氫天然氣網絡動態能流模型簡化重構為適應優化調度問題求解的線性化矩陣，包括：
5.如權利要求1所述的混氫氣-電聯合系統的調度方法，其特征在于，所述補貼電價表示為：
6.如權利要求1所述的混氫氣-電聯合系統的調度方法，其特征在于，電價補貼和節點氣價對應的價格信號對于系統內設備
7.如權利要求1-6任一項所述的混氫氣-電聯合系統的調度方法，其特征在于，所述S3包括：
8.一種混氫氣-電聯合系統的調度方法，其特征在于，包括：
9.一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現權利要求1至7中任一項所述的方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種混氫氣-電聯合系統協調調度方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的混氫氣-電聯合系統的調度方法，其特征在于，所述混氫天然氣動態能流模型包括控制方程和邊界條件；所述控制方程包括動量守恒方程、連續性方程和氫氣組分傳輸方程；所述邊界條件包括源節點運行壓力與氣體成分、交匯節點氣體均勻混合與物質守恒以及負荷節點能量需求；所述控制方程中的動量守恒方程、連續性方程和氫氣組分傳輸方程對應的差分形式分別如下：
3.如權利要求2所述的混氫氣-電聯合系統的調度方法，其特征在于，所述邊界條件中的源節點運行壓力與氣體成分、交匯節點氣體均勻混合、氣體組分守恒以及負荷節點能量需求，分別如下：
4.如權利要求1所述的混氫氣-電聯合系統的調度方法，其特征在于，所述將所述混氫天然氣網絡動態能流模型簡化重構為適應優化調度問題求解的線性化...
【專利技術屬性】
技術研發人員：方家琨，劉文昕，鐘治垚，盧昂，胡可崴，李浩，葉雨潤，艾小猛，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。