(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211047639.6 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 昆明理工大 学 地址 671000 云南省昆明市昆明理工大 学 呈贡校区电力工程学院电力楼401 (72)发明人 沈赋　曹旸　张宇涛　付玉　张微　 刘思蕊　单节杉　蔡子龙　王乾蕴　 杨志文　杨光兵　李施伟　 (74)专利代理 机构 昆明润勤同创知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 53205 专利代理师 洪碧谦 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) H02J 3/00(2006.01)G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 电-气互联综合能源系统优化调度的改进 方 法 (57)摘要 本发明电‑气互联综合能源系统优化调度的 改进方法属于电气技术领域， 提出了一种电 ‑气 互联综合能源系统优化调度的改进方法， 包括以 下步骤： S1） 分析电 ‑气互联综合能源系统结构， S2） 搭建电 ‑气互联综合能源系统优化调度数学 模型， S3） 电 ‑气互联综合能源系统优化调度进行 求解并对比分析， S4） 电 ‑气互联综合能源系统优 化调度仿真分析； 本发明在解耦分析的基础上， 对现有的电 ‑气互联综合能源系统分布式潮流计 算方法存在的问题， 提出了基于施密特正交法的 改进思路， 将改进型和原始优化调度方法分别进 行仿真， 最后对结果进行了分析， 改进方法通过 预处理将条件数降低至1， 减少了迭代次数， 缩短 了迭代的计算时间， 从而提高了运 算效率。 权利要求书5页 说明书14页 附图5页 CN 115392035 A 2022.11.25 CN 115392035 A 1.电‑气互联综合能源系统优化调度的改进方法， 其特 征在于包括以下步骤： S1)分析电 ‑气互联综合能源系统结构； S2)搭建电 ‑气互联综合能源系统优化调度数 学模型； S3)电‑气互联综合能源系统优化调度进行求 解并对比分析； S4)电‑气互联综合能源系统优化调度仿真 分析。 2.根据权利要求1所述的 电‑气互联综合能源系统优化调度的方法， 其特征在于， 所述 的步骤S1)分析电 ‑气互联综合能源系统结构的内容包括电 ‑气互联综合能源系统的组成架 构、 电‑气互联综合能源系统的主要设备及能量信息流通路径和分析电 ‑气互联综合能源系 统的耦合设备。 3.根据权利要求1所述的 电‑气互联综合能源系统优化调度的改进方法， 其特征在于， 所述的步骤S2)搭建电 ‑气互联综合能源系统优化调度数 学模型的方法包括以下步骤： S21)分析电 ‑气互联综合能源系统数 学模型 电‑气联合综合能源系统的模型， 会涉及到电网和天然气管网两种能源网络， 其中， 天 然气网络的建模涉及管道压力降公式、 节点流量方程以及环 能量方程， 可依 次类比于电网 的欧姆定律、 基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压 定律， 将气网类比到电网分析； S211)电网模型 电‑气互联综合能源系统中的 电力网络建模类比普通电力系统建模， 基于电网的节点 方程和回路方程， 得 出支路和节点 导纳矩阵， 其节点有功 功率Pi和无功功率Qi可表示如下： 式中， Vi和Vj为i和j的节点电压； δij为两节点之间的相角差； 而Gij和Bij分别为i、 j节点 之间线路的电导和电纳； S212)天然气网模型 求解天然气网潮流时， 主要聚焦于管道压力和节点流量， 由于天然气可压缩， 且为流 体， 网络中不同部分状况不同导致气网无法像电网那么稳定， 决定天然气流动的参数有： 气 压、 气体密度和气体管道内流速， 这三者都与管道长度和时间相关， 一般用运动方程、 连续 性方程和状态方程描述天然气稳态和动暂态的流动， 计算管道任意断面和 时刻的气流参 数， 三种方程如下： p＝Zρ RT      (5) 式中， ρ 为气体密度； W为气体管道中流速； p为气压； τ为单位时间； x为管道长度； g为重 力加速度； α 为管道与水平面的夹角； μ为管道摩擦系数； d为管道 内径； Z为压缩因子； R为摩 尔气体常量； T为 绝对温度； 在式(3)中， gρ sinα 描述了气体重力在管道轴向上的分离冲量， 描述了管道摩擦冲 量；权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115392035 A 2但是， 上述的三式组成了非线性偏微分方程组， 有很大求解难度， 而且上述三式不方便 对流量进 行求解， 考虑到天然气网络大多 呈环网形状， 建模使用管道压力降公式、 节点流量 方程和环能量方程， 方程如下： 式中， Mij为管道阻力系数； dij表征管道内天然气流动方向； fij为同一管道中的流量； 而 πi表示管网点i的节点气压； aij为节点支路关联元素， 代表管道支路j和节点i是否关联； Fi 为节点i中注入的外部能量； bij为环路关联元素， 代表支路j是否在第i个环路中； Mj为管道 支路j的阻力系数， πi表示管网点i的节 点气压； πj表示管网点j的节 点气压； fj表示管网支路 i中的流量； 式(6)表示有n条支路管道节点流量方程， 式(7)表示带有n条管道支路网络环路的环能 量方程； S213)耦合元件 装置数学模型 (1)燃气轮机建模 燃气轮机单循环的发电转换率是30～40％， 联合循环的发电转换率为50～60％， 燃气 轮机在电 ‑气互联综合能源系统内建模如下： 式中， Pt和ft分别为燃气轮机输出功率及其消 耗的燃气流量； α、 β、 υ分别为燃气轮机的 能耗系数； 式(9)能够 在一定程度上表征电网和天然气网之间的耦合关系； (2)电转气装置建模 电转气装置是将电能作为输入， 使用电解水技术制氢， 再把氢气通过和碳的不完全燃 烧制造甲烷的装置； 将电转气装置转换成电力网络负荷看待， 电转气装置数 学模型如下： EP2G＝PP2Gt ηP2GγE             (10) 式中， PP2G为电转气装置消耗的电功率， t为 设备运行时间， ηP2G为转换效率， γE为电能和 热量转换系数， EP2G为电转气装置输出能值， HG为天然气热值， fP2G为电转气装置输出的天然 气流量； 根据电‑气互联综合能源系统数学模型的各项内容分析， 将n个节点的电 ‑气互联综合 能源数学模型总结如下： 权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115392035 A 3