三峡大学张磊获国家专利权
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龙图腾网获悉三峡大学申请的专利计及热阻不确定性和风电不确定性的双重随机电热耦合优化调度方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115600727B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211137234.1,技术领域涉及:G06Q10/04;该发明授权计及热阻不确定性和风电不确定性的双重随机电热耦合优化调度方法是由张磊;杨子龙;叶婧;黄悦华;李振华;杨楠;程江州;薛田良;肖繁;徐雄军;潘鹏程;徐恒山;陈庆;卢天林设计研发完成,并于2022-09-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本计及热阻不确定性和风电不确定性的双重随机电热耦合优化调度方法在说明书摘要公布了:计及热阻不确定性和风电不确定性的双重随机电热耦合优化调度方法,包括以下步骤:步骤一:考虑实际电热耦合调度中管道损坏因素导致热阻会产生变化,从而对系统产生影响,建立热网热阻不确定性约束;步骤二:在步骤一建立的热网热阻不确定性约束基础上,在电热耦合调度系统结构中考虑风电的不确定性和热网热阻不确定性影响,建立计及风电和热阻不确定性的双重随机电热耦合优化调度模型;步骤三:基于步骤二建立的优化调度模型,提出信息间隙鲁棒优化求解策略,得到最优调度结果。本发明考虑到了热阻不确定性所带来的热网热损特性变化及其对电热耦合调度决策可靠性的影响,更加符合实际的工况。并且用信息间隙鲁棒优化求解策略,保障系统优化调度的经济性和稳定性。
本发明授权计及热阻不确定性和风电不确定性的双重随机电热耦合优化调度方法在权利要求书中公布了:1.计及热阻不确定性和风电不确定性的双重随机电热耦合优化调度方法,其特征在于包括以下步骤: 步骤一:考虑实际电热耦合调度中管道损坏因素导致热阻会产生变化,从而对系统产生影响,建立热网热阻不确定性约束; 步骤二:在步骤一建立的热网热阻不确定性约束基础上,在电热耦合调度系统结构中考虑风电的不确定性和热网热阻不确定性影响,建立计及风电和热阻不确定性的双重随机电热耦合优化调度模型; 步骤三:基于步骤二建立的双重随机电热耦合优化调度模型,提出信息间隙鲁棒优化求解策略,得到最优调度结果; 所述步骤一中,实际工况中,供水管道和回水管道内外层会因为损坏因素热阻发生改变,从而对系统产生影响,具体如下: 1热阻的变化与热阻热损变化的关系: 式1中,△q为受热阻变化引起的热网热损波动,△R为热阻变化,c为热水的比热容,ρ为热水的密度,A为管道的内横截面积,m为热水的质量流量,q为热网的热量损失,△x和△t分别为差分格式中的空间和时间步长; 2热网热损变化与管道温度的波动关系: 式2中,△Tx,t为距离管道入口x处在t时刻热损波动引起的温度变化量,△q为受热阻变化引起的热网热损波动; 量化供回水管道温度变化与热网热损之间的关系,得出任意空间位置的管道温度与热网热损的关系,如下式3、式4所示: 式3、式4中,c为热水的比热容;mv和mr分别为供水管道和回水管道的热水的质量、流量;Tvx,t和Trx,t为距离供水和回水管道入口x处在t时刻的温度;Tvx-△x,t和Trx-△x,t为距离供水和回水管道入口x-△x处在t时刻的温度;为差分后管道在空间上的历史温度序列,和分别为对称热阻的供、回水管道对称热损,qa为非对称热阻的非对称热损; 所述步骤一中,建立热网热阻不确定性约束,采用包络约束方法来表述热阻的不确定性问题: 不确定性问题中对称热阻和非对称热阻的不确定性模型,如下式5、式6所示: 1-α1Rs≤R′s≤1+α1Rs5; 1-α2Ra≤R′a≤1+α2Ra6; 式5、式6中,α1和α2分别为对称热阻、非对称热阻的不确定性范围;Rs和Ra分别为对称热损和非对称热损支路的热阻;R′a、R′s分别为非对称热阻、对称热阻的实际值; 同时需要对原热网管道的运行约束进行修正,用不确定性的约束代替确定性约束,如下式7~式14所示: 式7~式14中,C′1、C′2、C′3、C′4和C′5为权重系数;和分别为供水、回水时候的管道温度;和分别为t-τ1和t-τ2时刻供水管道e的入口温度;和分别为t-τ1和t-τ2时刻回水管道e的入口温度;Tb为环境温度;me,Kτ2-τ和me,K+1τ-τ1分别为τ2-τ和τ-τ1时刻质块的质量、流量;ξe′为管道温度的损失系数;l为管道总长度;me表示热水的质量流量;R′为单位长度管道的等效热阻;R's、R'a分别为对称热损、非对称热损支路的热阻; 所述步骤二中,在双重随机电热耦合优化调度模型中,是以保证风电最大消纳的前提下使得系统总调度成本最小为优化目标,并且将弃风电作为惩罚项加入;目标函数如下式所示: minFtotal=Fchp+Fcon+Fwind15; Fk,ST=uk,t1-uk,tfk,ST18; 式15~式19中,目标函数定义为总调度成本Ftotal,Fchp为抽汽式热电联产机组调度成本;Fcon为燃煤火电机组调度成本;Fwind为促进风电消纳设置弃风惩罚成本; t为模型调度的某一时刻,T为模型总调度时间,ψchp、ψcon以及ψwind分别表示抽汽式热电联产机组、燃煤火电机组以及风电机组的集合,下标g、k以及i分别表示抽汽式热电联产机组、燃煤火电机组以及风电机组的机组编号;fg,p1和fg,p2为热电联产机组电功率成本系数;fg,q1和fg,q2为热电联产机组热功率成本系数;fg,pq和fg,pq0为电热成本系数; fk0、fk1和fk2分别为燃、煤、火电机组k的电功率成本系数;Fk,ST为燃煤火电机组k的启停成本,uk,t为t时刻燃煤火电机组k的运行状态,fk,ST为燃煤火电机组k的单次启动成本,δi为风电机组i的惩罚项因子,Pi,max为风电机组i的最大电功率; 双重随机电热耦合优化调度模型的运行约束,包括电力系统运行约束和热力系统运行约束; 1电力系统运行约束主要包括:抽汽式热电联产机组的运行约束、燃煤火电机组的运行约束、风电机组的运行约束、电力网络的有功功率平衡约束、电力网络的线路潮流运行约束; 抽汽式热电联产机组g的运行约束: 0≤Pg,t≥rgQg,t20 Fg,min≤ρg,pPg,t+ρg,qQg,t≤Fg,max21 0≤Qg,t≤Qg,max22 式20~式22中,Pg,t和Qg,t分别为t时刻抽汽式热电联产机组g电功率和热功率;rg为抽汽式热电联产机组在背压工况下的电热耦合系数;ρg,p和ρg,q分别为抽汽式热电联产机组的电功率和热功率燃煤消耗率;Qg,max为抽汽式热电联产机组的热功率上限;Fg,max和Fg,min机组燃煤摄入量的最大值和最小值; 燃煤火电机组k的运行约束: Pk,min≤Pk,t≤Pk,max23 -Rk,down≤Pk,t-Pk,t-1≤Rk,up24 式23~式25中,Pk,t为t时刻燃煤火电机组k的电功率;Pk,t-1为t-1时刻燃煤火电机组k的电功率;Pk,min和Pk,max分别为燃煤火电机组k的最小和最大电功率;Rk,down和Rk,up分别为燃煤火电机组k的向下和向上爬坡速率;Uk,t-1为燃煤火电机组k在t-1时刻启停的状态量;Uk为燃煤火电机组k的最大允许启停次数; 风电机组i的运行约束: 0≤Pi,t≤Pi,max26 式26中,Pi,t为t时刻风电机组i的电功率,Pi,max为t时刻风电机组i的最大允许功率; 电力网络的有功功率平衡约束: 式27中,Pj,t为t时刻系统电负荷j的电需求;ψchp、ψcon、ψwind以及ψd分别表示抽汽式热电联产机组、燃煤火电机组、风电机组以及系统电负荷的集合;下标j表示系统电负荷的编号; 电力网络的线路潮流运行约束: Ll,min≤Ll,t≤Ll,max28; 式28~式29中,下标l表示电力网络线路的编号;Gl-为功率分配因子;Ll,t为t时刻线路l的传输功率;Ll,min和Ll,max分别为线路l的功率传输最小值和最大值; 2热力系统运行约束包括热力系统的节点方程和管道方程: 热力系统的节点方程: 热源与热负荷节点的热量平衡方程: 式30~式31中,mn为热源节点和热负荷节点n的质量流量;c为比热容;Qg,t和Qd,t分别为t时刻热源节点n的热功率和热负荷节点n的热需求;和分别为t时刻热源节点和热负荷节点n的入口温度与出口温度;ψHS表示热源节点集合;ψh表示热负荷节点集合; 供水和回水管道网络节点的热量平衡方程: 式32~式33中,和分别为与节点n相连的供水和回水管道e的质量流量;和分别为t时刻与节点n相连的供水和回水管道e的出口温度;e表示管道编号;和分别表示与热网节点n相连的前侧和后侧管道集合;ψHS表示热源节点集合;ψHES表示热交换站集合; 供水和回水管道网络节点的温度守恒假设: 式34~式35中,和分别为t时刻与节点n相连的供水和回水管道e入口温度;和分别为t时刻热源节点和热负荷节点n处的温度;ψHS表示热源节点集合;ψh表示热负荷节点集合;ψHES表示热交换站集合; 热力系统的管道方程: 式36~式37中,和分别为供水回水时候的管道温度;Tb为环境温度;ξe为管道温度的损失系数;R为单位长度管道的等效热阻;l为管道总长度;Rs和Ra分别为对称热损和非对称热损支路的热阻;me表示热水的质量流量;c为比热容; 在考虑到风电不确定性的影响,对风电不确定性的建模: 1-α3Pi,max≤P′i,max≤1+α3Pi,max40; α3为风电最大电功率的不确定性范围,P′i,max为风电最大电功率的实际值;风电机组运行约束改写为: 0≤Pi,t≤P′i,max41。
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