一种天然气网络、电力网络和电源的联合规划方法与流程

技术特征：

1.一种天然气网络、电力网络和电源的联合规划方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)建立包含天然气气源、天然气管道、加压站以及负荷端的天然气网络模型；

2)建立天然气网络、电网和电源的多时间阶段联合规划模型；所述联合规划模型的规划目标是在规划水平年内最小化天然气网络和电力系统的投资费用和运行费用净现值，同时满足天然气网络和电力网络的安全运行约束；所述天然气网络和电力网络的安全运行约束包括电力网络潮流约束、发电机出力约束、电力网络节点功率平衡约束、天然气网络约束、新建天然气管道气流约束以及天然气网络和电力网络耦合的约束；

3)利用增量分段线性化方法将上述联合规划模型中的含非线性约束的复杂优化问题转化为一个大规模混合整数线性优化问题，进而利用数学优化方法获取最优解，得到天然气网络以及电力网络投建规划。

2.根据权利要求1所述一种天然气网络、电力网络和电源的联合规划方法，其特征在于：利用基于增量的线性化模型对天然气网络约束中的天然气管道气流方程以及新建天然气管道气流约束进行分段线性化处理，从而将非线性约束转换为线性约束。

3.根据权利要求1所述一种天然气网络、电力网络和电源的联合规划方法，其特征在于：所述联合规划模型的约束条件还包括设备投资约束，设备投资约束定义待选发电机、输电线路和天然气管道在某水平年投运后，其投运状态在后续规划年一直保持不变。

4.根据权利要求1、2或3所述一种天然气网络、电力网络和电源的联合规划方法，其特征在于：所述联合规划模型的规划目标表示为：

$\begin{array}{c}Min\underset{\∀t}{\mathrm{\Σ}}\underset{i\∈SCG}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\left(1+d\right)}^{\left(t-1\right)}}{\mathrm{GIC}}_i\left(x_{it}-x_{i\left(t-1\right)}\right)+\\ \underset{\∀t}{\mathrm{\Σ}}\underset{l\∈SCL}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\left(1+d\right)}^{\left(t-1\right)}}{\mathrm{LIC}}_l\left(y_{lt}-y_{l\left(t-1\right)}\right)+\\ \underset{\∀t}{\mathrm{\Σ}}\underset{p\∈SCP}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\left(1+d\right)}^{\left(t-1\right)}}{\mathrm{PIC}}_p\left(z_{pt}-z_{p\left(t-1\right)}\right)+\\ \underset{\∀t}{\mathrm{\Σ}}\underset{b\∈{\mathrm{SB}}_t}{\mathrm{\Σ}}\underset{i\∈SG}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\left(1+d\right)}^{\left(t-1\right)}}{\mathrm{DT}}_{bt}{\mathrm{POC}}_i{\mathrm{pg}}_{ibt}+\\ \underset{\∀t}{\mathrm{\Σ}}\underset{b\∈{\mathrm{SB}}_t}{\mathrm{\Σ}}\underset{h\∈SWS}{\mathrm{\Σ}}\frac{1}{{\left(1+d\right)}^{\left(t-1\right)}}{\mathrm{DT}}_{bt}{\mathrm{GOC}}_h{\mathrm{ws}}_{hbt}\end{array}$

其中，GIC、LIC和PIC分别为发电机、输电线路和天然气管道的投资费用；x_it、y_lt和z_pt分别表示t水平年发电机i、输电线路l和天然气管道p的建设状态，取值为0或1，1表示投建，0表示未投建；POC_i和GOC_h分别表示发电机i的发电成本和天然气气源h的生产成本；pg_ibt表示发电机i在t水平年b负荷分区的出力；DT_bt表示t水平年b负荷分区的持续时间；d为资金折现率；SCG、SCL和SCP分别表示待选发电机、待选输电线路和待选天然气管道的集合；SG为不含燃气机组的待选和已有发电机的集合；SB_t为t水平年的负荷分区集合；ws_hbt为气源h在t水平年b负荷分区的出气量，SWS为所有气源节点的集合。

5.根据权利要求1所述一种天然气网络、电力网络和电源的联合规划方法，其特征在于：所述天然气网络约束包括天然气气源的单位时间出气量约束、天然气管道气流方程、加压器的传输容量约束以及天然气网络节点气流平衡方程。

6.根据权利要求1所述一种天然气网络、电力网络和电源的联合规划方法，其特征在于：所述电力网络潮流约束包括已有线路和待选线路的潮流约束。

7.根据权利要求1所述一种天然气网络、电力网络和电源的联合规划方法，其特征在于：所述天然气网络和电力网络耦合的约束表示为：

WL_rbt＝μpg_ibt r∈Γ₁,i∈Γ₂,

其中，WL_rbt表示t水平年b负荷分区的天然气负荷；pg_ibt表示发电机i在t水平年b负荷分区的出力；μ代表电能向天然气转化的系数；Γ₁和Γ₂分别代表电、气耦合节点在天然气网络和电力网络中相应的节点集合。