一种基于潮流及㶲流分布的综合能源系统局部优化方法

本发明涉及综合能源优化利用领域，具体涉及一种基于潮流及流分布的综合能源系统局部优化方法。

背景技术：

1、现有的综合能源系统优化主要方法是：1、整体分析系统，确定优化目标；2、根据系统设备、连接方式、网络特点等因素确定系统整体约束条件；3、选择优化算法对系统进行容量或运行调度优化。现有方法可以达到根据优化目标对系统整体进行优化，但还存在以下问题：1、灵活性差。现有综合能源很系统优化方法以系统整体为优化对象，牵一发而动全身，计算量相对较大；2、针对性差。由于缺乏对系统具体网络的分析计算，无法分析出系统具体位置能流分布情况，无法针对性优化。

2、在论文《分布式能源系统分析与优化研究》中，具体介绍了系统运行方式及优化方法实现，主要介绍了程序及优化算法的选择，但没有跳出传统优化方法。

3、在专利cn202010209471.9中介绍了基于大系统理论的综合能源系统协同优化一体化建模方法。其运用大系统理论中的分解-集结方法建立了融合横向冷、热、电、气多能互补与纵向源、网、荷、储协调互动的综合能源系统协同优化一体化模型。

4、在论文《基于分析的多能互补能源系统模型优化及调度策略研究》中介绍了综合能源系统分析黑箱模型，并根据分析结果构建系统的评价指标作为目标函数进行整体优化。

5、传统综合能源优化方法将电-热-天然气网络作为一个整体，共同构建优化目标和约束条件。在优化时只能整体进行迭代计算，不能对系统局部进行优化改进，在实际应用时无法根据局部变化灵活优化调配。且由于其整体分析的特点，传统方法在分析实际复杂网络时迭代计算量较大，消耗时间较多。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供种基于潮流及流分布的综合能源系统局部优化方法，所述方法包括以下步骤：

2、步骤(1)建立综合能源系统网络潮流模型；综合能源系统网络潮流模型包括电力系统潮流模型、热力系统潮流模型、天然气系统潮流模型和耦合元件模型；

3、步骤(2)采用分立求解法对步骤(1)中各个潮流模型进行潮流计算，计算出整个综合能源系统潮流具体分布；

4、步骤(3)采用基尔霍夫定律建立综合能源系统网络流模型；综合能源系统网络流模型包括电力系统流模型、热力系统流模型、天然气系统流模型；并以步骤(2)中的潮流计算数据为基础进行流计算；

5、步骤(4)根据潮流及流计算结果，找出系统薄弱环节；

6、步骤(5)以系统薄弱环节为中心的局部网络作为优化对象，以局部效率最高和系统运行成本最低为目标函数，确定约束条件进行系统局部优化；采用粒子群算法，根据上述目标函数及约束条件，寻找局部最优网络配置及运行策略。

7、具体的，所述步骤(1)中电力系统潮流模型包含有功功率平衡方程和无功功率平衡方程；热力系统潮流模型包括水力模型和热力模型，水力模型包括流量连续性方程和回路压头方程，热力模型包括热量方程、管道温度下降方程和节点混合温度方程；天然气系统潮流模型包含天然气流稳态方程、网络节点方程和网络回路方程；耦合元件模型包括燃气轮机潮流模型、燃气锅炉潮流模型、热泵与电锅炉潮流模型、p2g系统潮流模型、溴化锂制冷系统潮流模型。

8、具体的，所述步骤(2)中分立求解法计算是利用平衡节点耦合元件的输出进行分解迭代，在每一次分解迭代中，单独求解电力网络、热力网络、天然气网络的潮流方程；当电力网络、热力网络、天然气网络的潮流结果以及平衡节点耦合元件的输出不再变化时停止迭代，将此次迭代结果作为综合能源系统潮流计算最终结果。

9、具体的，所述步骤(3)中电力系统流模型包括电力系统流和电力系统损；热力系统流模型包括热源和热负荷元件流、供回水管道损以及热负荷损；

10、具体的，所述步骤(4)中根据潮流及流计算结果，以线路能量损失、局部损、局部效率为评判依据，找出系统薄弱环节。

11、具体的，所述步骤(5)中约束条件包括运行约束和设备约束；运行约束包括电功率平衡约束、热功率平衡约束和天然气功率平衡约束；设备约束包括燃气锅炉约束、电网出力功率约束、天然气网出力功率约束。

12、有益效果：

13、1.本发明通过引入潮流及流计算，可以得到电、热、气系统潮流及流、损等参数的具体分布。通过分析系统潮流、流及损计算结果，以综合考虑效率等指标，分析出系统薄弱环节。在不改变整体配置的前提下对系统薄弱环节及周边网络进行局部优化，在解决实际应用中优化配置灵活性问题的同时减少迭代计算量。

14、2.本发明将采用局部优化代替现有技术中的整体优化进行迭代计算，可以根据需要对局部变化灵活优化调配，调节更加灵活，计算量更少。

技术特征：

1.权利要求1要求保护一种基于潮流及流分布的综合能源系统局部优化方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于潮流及流分布的综合能源系统局部优化方法，其特征在于：所述步骤(1)中电力系统潮流模型包含有功功率平衡方程和无功功率平衡方程；热力系统潮流模型包括水力模型和热力模型，水力模型包括流量连续性方程和回路压头方程，热力模型包括热量方程、管道温度下降方程和节点混合温度方程；天然气系统潮流模型包含天然气流稳态方程、网络节点方程和网络回路方程；耦合元件模型包括燃气轮机潮流模型、燃气锅炉潮流模型、热泵与电锅炉潮流模型、p2g系统潮流模型、溴化锂制冷系统潮流模型。

3.根据权利要求1所述的基于潮流及流分布的综合能源系统局部优化方法，其特征在于：所述步骤(2)中分立求解法计算是利用平衡节点耦合元件的输出进行分解迭代，在每一次分解迭代中，单独求解电力网络、热力网络、天然气网络的潮流方程；当电力网络、热力网络、天然气网络的潮流结果以及平衡节点耦合元件的输出不再变化时停止迭代，将此次迭代结果作为综合能源系统潮流计算最终结果。

4.根据权利要求1所述的基于潮流及流分布的综合能源系统局部优化方法，其特征在于：所述步骤(3)中电力系统流模型包括电力系统流和电力系统损；热力系统流模型包括热源和热负荷元件流、供回水管道损以及热负荷损。

5.根据权利要求1所述的基于潮流及流分布的综合能源系统局部优化方法，其特征在于：所述步骤(4)中根据潮流及流计算结果，以线路能量损失、局部损、局部效率为评判依据，找出系统薄弱环节。

6.根据权利要求1所述的基于潮流及流分布的综合能源系统局部优化方法，其特征在于：所述步骤(5)中约束条件包括运行约束和设备约束；运行约束包括电功率平衡约束、热功率平衡约束和天然气功率平衡约束；设备约束包括燃气锅炉约束、电网出力功率约束、天然气网出力功率约束。

技术总结
一种基于潮流及流分布的综合能源系统局部优化方法，包括以下步骤：步骤(1)建立综合能源系统网络潮流模型；综合能源系统网络潮流模型包括电力系统潮流模型、热力系统潮流模型、天然气系统潮流模型和耦合元件模型；采用基尔霍夫定律建立综合能源系统网络流模型；综合能源系统网络流模型包括电力系统流模型、热力系统流模型、天然气系统流模型；通过分析系统潮流、流及损计算结果，以综合考虑效率等指标，分析出系统薄弱环节。在不改变整体配置的前提下对系统薄弱环节及周边网络进行局部优化，在解决实际应用中优化配置灵活性问题的同时减少迭代计算量。

技术研发人员：李鹏,苏航,马舶洋,赵文升,韩中合,韩旭,朱霄珣
受保护的技术使用者：华北电力大学（保定）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13