DOC《含电转气设备的气电互联综合能源系统多目标优化*》

s(l)和r(l)表示输电线路l发送母线或节点、接收母线或者节点;

、、分别表示火电机组i、风电场w在t时刻的出力和t时刻的负荷d. (2)直流潮流法计算约束 (10) (11) (12) 式中 和是母线e相角最小和最大限制;

和是输电线路l送端母线和受端母线的相角;

表示线路l的最大潮流功率. (3)发电机组出力、P2G电能消耗的上下限以及风电出力等约束. (13) (14) (15) 式中 、是第i台火电机组的出力上下限;

表示第a台P2G设备的转换功率上限. 2.3 天然气系统约束 天然气网主要由天然气源、天然气管道、加压站和储气设备以及天然气负荷组成.和电力系统类似,天然气系统也有节点能量平衡以及管道潮流约束. (1)节点能量平衡约束 (16) 式中 G(m)表示与该节点m相连的设备集合;

s(mn)、r(mn)表示天然气管道发送母线或节点,接收母线或者节点;

是与该节点相连的气源k在t时刻的出气量;

、是与该节点相连的储气设备s在t时刻的出气量和进气量;

、是与该节点相连的燃气机组i和天然气负荷g的耗气量. (2)天然气管道潮流约束 天然气管道流量和管道两端压力等物理特性有关,且成非线性关系.采用Weymouth描述管道中气流和两端气压的关系为: (17) (18) (19) 式中 是天然气节点m的气压,Kmn为天然气管道的Weymouth特性参数;

和是天然气节点m气压的最小和最大限制. (3)加压站约束 天然气管道在传输过程中由于管壁摩擦和地势变化存在输气损耗.需要在输气管道沿途添加加压站弥补输气损耗.忽略加压站本身的能量消耗,仅考虑进气端和出气端之间的升压关系以及加压站的容量限制,加压站的约束为: (20) 式中 是压缩常数,使天然气从低气压节点流向高气压节点. (4)储气设备约束 储气设备可在天然气网络发生故障或者气体负荷发生大的波动下提供支持,增加天然气网络的运行可靠性.储气设备既受到自身储气容量的限制也有每个时刻进气量和出气量的限制.一个调度周期内考虑多时段的动态约束表示为: (21) (22) (23) (24) 式中 为天然气储气设备s在t时刻的储气量;

和和分别代表储气设备s储气容量的最小值和最大值;

和和为储气设备s的最大和最小气流量限制. 2.4 电力系统和天然气系统的耦合约束 电力系统和天然气系统通过燃气机组和P2G的形式耦合在一起. (1)燃气机组约束.燃气机组是消耗天然气产生电能,相当于天然气系统的负荷,电力系统的电源.燃气轮机发电量和所需天然气之间的关系如下所示: (25) 式中 HHV(high heating value)是指天然气的高热值,将天然气流量转换为天然气功率流的一个系数,其值为1.026 MBtu/kcf. (2)P2G运行约束.P2G将系统过剩风电转换为天然气注入天然气系统中,相当于电力系统中的负荷,天然气系统的气源.P2G消耗电能产生天然气,两者间的转换关系如下所示: (26) 式中 表示能量转换系数,一般取为;

表示P2G的转换效率. 为了求........