一种电转气设备和燃气轮机的综合控制方法及装置与流程

本发明涉及电力运行优化，具体涉及一种电转气设备和燃气轮机的综合控制方法及装置。

背景技术：

1、风力发电是解决化石能源危机和环境问题恶化的重要手段，然而随着风电装机规模的扩大，其间歇性和随机性对大规模并网发电带来诸多电网安全稳定和运行调度等方面的危害，此外，弃风、弃光现象频发，上述问题制约了新能源发电的规模化应用。

2、燃气轮机具有快速启停特性以及快速负荷调节的特性，可配合风电机组，当风电机组投标中，当实际发电量小于预设电量时，燃气轮机可以增加出力，减小风电机组的不平衡电力效用。

3、电转气设备可以利用冗余的风电通过电解作用将电能转化成氢能，提高能源的利用价值。当风电的实际发电量大于预设电量时，可以将剩余不平衡量用于电解水产氢，从而提高能源的利用效率。

4、电转气设备和燃气轮机这两种不同方向的气电转换设备的综合利用可以降低风电场预设不准确的风险，因此，亟需一种电转气设备和燃气轮机的综合控制方法。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明提出了一种电转气设备和燃气轮机的综合控制方法及装置。

2、第一方面，提供一种电转气设备和燃气轮机的综合控制方法，所述电转气设备和燃气轮机的综合控制方法包括：

3、求解预先建立的电转气设备和燃气轮机的发用电决策模型，获取电转气设备和燃气轮机的发用电决策方案；

4、利用所述发用电决策方案控制所述电转气设备和燃气轮机；

5、其中，所述预先建立的电转气设备和燃气轮机的发用电决策模型包括：以电转气设备和燃气轮机的发用电决策期望效用最大为目标的目标函数，以及针对电转气设备和燃气轮机的约束条件。

6、优选的，所述电转气设备和燃气轮机的发用电决策方案包括下述中的至少一种：风电机组的预设电量、燃气机组的预设电量、燃气机组的实际发电量、燃气机组的开关机状态、电转气设备的实际消耗的电量、电转气设备的预设用电量、电转气设备的开关机状态。

7、优选的，所述目标函数的计算式如下：

8、

9、上式中，ep为目标函数的函数值，πs为第s个场景的场景概率，epwds为第s个场景下风电机组的期望效用，epgss为第s个场景下燃气机组的期望效用，epels为第s个场景下电转气设备的期望效用，eimbs为第s个场景下不平衡效用，χ为风险权重，cvarα为条件风险价值，nω为场景总个数。

10、进一步的，所述第s个场景下风电机组的期望效用的计算式如下：

11、

12、上式中，为第s个场景下第t时段风电机组的日前效用系数，为第s个场景下第t时段第w个风电机组的预设电量，nt为时段总数量，nw为风电机组数量。

13、进一步的，所述第s个场景下燃气机组的期望效用的计算式如下：

14、

15、上式中，为第s个场景下第t时段第g个燃气机组的预设电量，ctg为第t时段第g个燃气机组的发电成本，为第t时段第g个燃气机组的实际发电量，sgutg为第t时段第g个燃气机组的开机成本，utg为第t时段第g个燃气机组的开关机状态，ut-1,g为第t-1时段第g个燃气机组的开关机状态，ng为燃气机组总数量。

16、进一步的，所述第s个场景下电转气设备的期望效用的计算式如下：

17、

18、上式中，λh为氢气效用，ηp2g为电转气设备的效率系数，为第s个场景下第t时段第e个电转气设备的实际消耗的电量，为第s个场景下第t时段第e个电转气设备的预设用电量，seute为第t时段第e个电转气设备的开机成本，ute为第t时段第e个电转气设备的开关机状态，ut-1,e为第t-1时段第e个电转气设备的开关机状态，ne为电转气设备总数量。

19、进一步的，所述第s个场景下不平衡效用的计算式如下：

20、

21、上式中，为正能量偏差效用比率，为负能量偏差效用比率，为正能量偏差之和，为负能量偏差之和，δst为实际能量与预设能量偏差；

22、其中，

23、进一步的，所述实际能量与预设能量偏差的计算式如下：

24、

25、上式中，为第t时段第w个风电机组的实际发电量，为第t时段第g个燃气机组的实际发电量，为第t时段第e个电转气设备的实际消耗的电量，为风电机组、燃气机组和电转气设备最优日前预设发用电量总和，ne为电转气设备总数量，ng为燃气机组总数量。

26、进一步的，所述风电机组、燃气机组和电转气设备最优日前预设发用电量总和的计算式如下：

27、

28、上式中，为第t时段第w个风电机组的预设发电量，为第t时段第g个燃气机组的预设发电量，为第t时段第e个电转气设备的预设发电量。

29、进一步的，所述条件风险价值的计算式如下：

30、

31、上式中，ξ为第一辅助变量，α为置信度，ηs为第二辅助变量。

32、优选的，所述约束条件包括下述中的至少一种：偏差量约束、正负能量偏差约束和风险价值约束。

33、进一步的，所述偏差量约束的数学模型如下：

34、

35、

36、上式中，为正能量偏差之和，为负能量偏差之和，b1为第一常数，zst为助二进制变量，b2为第二常数，其中，δst为实际能量与预设能量偏差，b1＞b2。

37、进一步的，所述正负能量偏差约束的数学模型如下：

38、

39、

40、上式中，为第t时段第w个风电机组的实际发电量，为第t时段第g个燃气机组的实际发电量，为第t时段第e个电转气设备的实际消耗的电量，ne为电转气设备总数量，ng为燃气机组总数量，nω为场景总个数，ute为第t时段第e个电转气设备的开关机状态，utg为第t时段第g个燃气机组的开关机状态。

41、进一步的，所述风险价值约束的数学模型如下：

42、ηs≥0

43、-(epwds+epgss+epels+eimbs)+ξ-ηs≤0

44、上式中，ξ为第一辅助变量，ηs为第二辅助变量，epwds为第s个场景下风电机组的期望效用，epgss为第s个场景下燃气机组的期望效用，epels为第s个场景下电转气设备的期望效用，eimbs为第s个场景下不平衡效用。

45、第二方面，提供一种电转气设备和燃气轮机的综合控制装置，所述电转气设备和燃气轮机的综合控制装置包括：

46、求解模块，用于求解预先建立的电转气设备和燃气轮机的发用电决策模型，获取电转气设备和燃气轮机的发用电决策方案；

47、控制模块，用于利用所述发用电决策方案控制所述电转气设备和燃气轮机；

48、其中，所述预先建立的电转气设备和燃气轮机的发用电决策模型包括：以电转气设备和燃气轮机的发用电决策期望效用最大为目标的目标函数，以及针对电转气设备和燃气轮机的约束条件。

49、第三方面，提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行所述的电转气设备和燃气轮机的综合控制方法。

50、第四方面，提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述的电转气设备和燃气轮机的综合控制方法。

51、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

52、本发明提供了一种电转气设备和燃气轮机的综合控制方法及装置，包括：求解预先建立的电转气设备和燃气轮机的发用电决策模型，获取电转气设备和燃气轮机的发用电决策方案；利用所述发用电决策方案控制所述电转气设备和燃气轮机；其中，所述预先建立的电转气设备和燃气轮机的发用电决策模型包括：以电转气设备和燃气轮机的发用电决策期望效用最大为目标的目标函数，以及针对电转气设备和燃气轮机的约束条件。本发明提供的技术方案可利用上述预先建立的电转气设备和燃气轮机的发用电决策模型，通过燃气轮机和电转气设备的可控性，降低风电场出力随机性导致的预设的风险损失，将短缺风电利用燃机发电弥补，冗余风电转化为氢气来提高能源的综合利用效率，优化风电场、燃气机组和电转气设备的发用电决策。