本公開涉及電-氣綜合能源協(xié)同運(yùn)行和韌性增強(qiáng)，具體涉及計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、海上風(fēng)電（offshore?wind?power,?owp）作為重要可再生能源進(jìn)入快速發(fā)展階段。然而，臺(tái)風(fēng)極端天氣對(duì)owp的影響顯著強(qiáng)于陸上風(fēng)電。盡管大多數(shù)臺(tái)風(fēng)并不直接登陸，但其仍會(huì)迫使風(fēng)電機(jī)組在過高的風(fēng)速下停機(jī)避風(fēng)，這將會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電功率滑坡事件(wind?powerramp?events,?wpre)。這種短時(shí)間、大幅度的功率缺額對(duì)電力系統(tǒng)的電力電量平衡構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)。

3、目前產(chǎn)生許多對(duì)臺(tái)風(fēng)天氣下的沿海電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題的解決方案，但仍存在以下不足之處：

4、1）現(xiàn)有方案通常依賴于預(yù)先設(shè)定的臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景進(jìn)行建模，未能充分考慮臺(tái)風(fēng)路徑、移動(dòng)速度及中心氣壓等參數(shù)的不確定性；

5、2）現(xiàn)有方案未能計(jì)及臺(tái)風(fēng)過境時(shí)風(fēng)電機(jī)組的損壞風(fēng)險(xiǎn)，這實(shí)際上會(huì)加劇對(duì)系統(tǒng)備用容量的需求；

6、3）現(xiàn)有方案所采用的傳統(tǒng)調(diào)度模式局限于輸電網(wǎng)層級(jí)，僅依靠火電機(jī)組有限的調(diào)節(jié)能力來應(yīng)對(duì)wpre與風(fēng)電出力的不確定性并不充分。

7、4）隨著配電網(wǎng)側(cè)分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備、燃?xì)廨啓C(jī)等靈活性資源的普及，以及電-氣耦合設(shè)備的加入，使得配電網(wǎng)和天然氣網(wǎng)更多地參與到輸電網(wǎng)側(cè)的調(diào)度中，為應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)所造成的影響提供了有前景的解決方案。然而，這種輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)的三層協(xié)同調(diào)度模式雖更加靈活，卻也更為復(fù)雜。因?yàn)檩旊娋W(wǎng)、配電網(wǎng)、天然氣網(wǎng)分屬不同運(yùn)營(yíng)主體，采用集中式優(yōu)化方法無法保證隱私安全且計(jì)算負(fù)擔(dān)過重；另外，由于三層協(xié)同調(diào)度模式存在不同層級(jí)間的嵌套交互，使的傳統(tǒng)的分布式算法求解效率低下，難以滿足臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景下應(yīng)急響應(yīng)的時(shí)效性要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開為了解決上述問題，提出了計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法及系統(tǒng)，建立計(jì)及臺(tái)風(fēng)參數(shù)不確定性及風(fēng)機(jī)損壞風(fēng)險(xiǎn)的owp運(yùn)行模型，以充分刻畫owp在臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景下的有功出力特性；提出輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)的三層協(xié)同調(diào)度模型，從而充分利用不同網(wǎng)絡(luò)中的靈活性資源應(yīng)對(duì)wpre與風(fēng)電出力的不確定性，基于多參數(shù)規(guī)劃理論的高效分布式協(xié)同算法并引入基于全局最優(yōu)解估計(jì)的臨界域加速搜索算法進(jìn)一步提高其收斂速度，從而保證對(duì)上述三層協(xié)同調(diào)度模型的求解效率能夠滿足臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景下應(yīng)急響應(yīng)的時(shí)效性要求。

2、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：

3、計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法，包括：

4、考慮臺(tái)風(fēng)不確定性對(duì)海上風(fēng)電的影響，構(gòu)建海上風(fēng)電運(yùn)行模型，基于海上風(fēng)電運(yùn)行模型，利用蒙特卡洛模擬方法采樣生成臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景以及海上風(fēng)電出力場(chǎng)景；

5、基于臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景以及海上風(fēng)電出力場(chǎng)景，考慮輸電網(wǎng)側(cè)、配電網(wǎng)側(cè)以及天然氣網(wǎng)側(cè)協(xié)同運(yùn)行，建立基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型；

6、基于混合樣本平均近似對(duì)基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型進(jìn)行可解性轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為確定的連續(xù)線性模型，利用多參數(shù)規(guī)劃理論的高效分布式協(xié)同算法及基于全局最優(yōu)解估計(jì)的臨界域加速搜索算法對(duì)確定的連續(xù)線性模型進(jìn)行求解，求取全局最優(yōu)解用于臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景下綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度。

7、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：

8、計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度系統(tǒng)，包括：

9、場(chǎng)景生成模塊，用于考慮臺(tái)風(fēng)不確定性對(duì)海上風(fēng)電的影響，構(gòu)建海上風(fēng)電運(yùn)行模型，基于海上風(fēng)電運(yùn)行模型，利用蒙特卡洛模擬方法采樣生成臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景以及海上風(fēng)電出力場(chǎng)景；

10、模型構(gòu)建模塊，用于基于臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景以及海上風(fēng)電出力場(chǎng)景，考慮輸電網(wǎng)側(cè)、配電網(wǎng)側(cè)以及天然氣網(wǎng)側(cè)協(xié)同運(yùn)行，建立基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型；

11、調(diào)度求解模塊，用于基于混合樣本平均近似對(duì)基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型進(jìn)行可解性轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為確定的連續(xù)線性模型，利用多參數(shù)規(guī)劃理論的高效分布式協(xié)同算法及基于全局最優(yōu)解估計(jì)的臨界域加速搜索算法對(duì)確定的連續(xù)線性模型進(jìn)行求解，求取全局最優(yōu)解用于臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景下綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度。

12、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：

13、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法。

14、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：

15、一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法。

16、根據(jù)一些實(shí)施例，本公開采用如下技術(shù)方案：

17、一種電子設(shè)備，包括：處理器、存儲(chǔ)器以及計(jì)算機(jī)程序；其中，處理器與存儲(chǔ)器連接，計(jì)算機(jī)程序被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，以使電子設(shè)備執(zhí)行實(shí)現(xiàn)所述的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本公開的有益效果為：

19、本公開的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法，建立了計(jì)及臺(tái)風(fēng)參數(shù)不確定性及風(fēng)機(jī)損壞風(fēng)險(xiǎn)的owp運(yùn)行模型，以充分刻畫owp在臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景下的有功出力特性；提出基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型，從而充分利用不同網(wǎng)絡(luò)中的靈活性資源應(yīng)對(duì)wpre與風(fēng)電出力的不確定性；提出了基于多參數(shù)規(guī)劃理論的高效分布式協(xié)同算法，并引入基于全局最優(yōu)解估計(jì)的臨界域加速搜索算法進(jìn)一步提高其收斂速度，從而保證對(duì)上述三層協(xié)同調(diào)度模型的求解效率能夠滿足臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景下應(yīng)急響應(yīng)的時(shí)效性要求。

20、本公開的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法，基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型包括輸電網(wǎng)側(cè)協(xié)同調(diào)度模型、配電網(wǎng)側(cè)協(xié)同調(diào)度模型以及天然氣網(wǎng)側(cè)協(xié)同調(diào)度模型，可實(shí)現(xiàn)輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)及天然氣網(wǎng)的分布式協(xié)同調(diào)度，同時(shí)充分利用不同網(wǎng)絡(luò)中的靈活性資源以保證系統(tǒng)在臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景下的運(yùn)行安全。

21、本公開的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法，基于多參數(shù)規(guī)劃理論的高效分布式協(xié)同算法，并引入基于全局最優(yōu)解估計(jì)的臨界域加速搜索算法對(duì)基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型求解，相較于傳統(tǒng)的分布式算法，如交替方向乘子法、benders分解法等，具有顯著的求解速度優(yōu)勢(shì)，計(jì)算時(shí)間可縮短2-3倍以上。

技術(shù)特征：

1.計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法，其特征在于，考慮臺(tái)風(fēng)不確定性對(duì)海上風(fēng)電的影響，采用holland渦旋模型對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行建模，并對(duì)臺(tái)風(fēng)參數(shù)不確定性建模，當(dāng)臺(tái)風(fēng)的不確定參數(shù)所滿足的概率分布確定時(shí)，采用基于蒙特卡洛模擬的方式生成臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景；對(duì)于任一海上風(fēng)電場(chǎng)，在某具體的臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景下，構(gòu)建風(fēng)速-功率有功出力模型，根據(jù)臺(tái)風(fēng)與海上風(fēng)電場(chǎng)的相對(duì)距離，將海上風(fēng)電場(chǎng)遭遇臺(tái)風(fēng)事件的全過程進(jìn)行三階段劃分，分別為臺(tái)風(fēng)接近階段、臺(tái)風(fēng)過境階段以及臺(tái)風(fēng)離開階段，將三個(gè)階段的風(fēng)電出力向量整合，得到海上風(fēng)電場(chǎng)在臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景下的完整出力。

3.如權(quán)利要求1所述的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法，其特征在于，建立基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型，所述基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型包括輸電網(wǎng)側(cè)協(xié)同調(diào)度模型、配電網(wǎng)側(cè)協(xié)同調(diào)度模型以及天然氣網(wǎng)側(cè)協(xié)同調(diào)度模型；其中，輸電網(wǎng)側(cè)協(xié)同調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)為最小化輸電網(wǎng)側(cè)運(yùn)行成本，配電網(wǎng)側(cè)協(xié)同調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)為最小化配電網(wǎng)側(cè)運(yùn)行成本，天然氣網(wǎng)側(cè)協(xié)同調(diào)度模型的目標(biāo)函數(shù)為最小化天然氣網(wǎng)側(cè)運(yùn)行成本，并分別設(shè)定各個(gè)協(xié)同調(diào)度模型的約束條件。

4.如權(quán)利要求1所述的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法，其特征在于，基于混合樣本平均近似對(duì)基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型進(jìn)行可解性轉(zhuǎn)化，包括：針對(duì)含隨機(jī)變量的機(jī)會(huì)約束進(jìn)行可解性轉(zhuǎn)化，基于生成的各個(gè)場(chǎng)景，利用樣本平均近似將含隨機(jī)變量的機(jī)會(huì)約束進(jìn)行描述，設(shè)定二元指示變量，若在某場(chǎng)景下內(nèi)部約束成立，則二元指示變量取值為1，否則取值0，將二元指示變量松弛為位于區(qū)間的連續(xù)變量，并引入混合不等式來收緊因松弛而擴(kuò)大的可行域，機(jī)會(huì)約束一般形式轉(zhuǎn)化為一組不含隨機(jī)變量的連續(xù)線性約束；經(jīng)可解性轉(zhuǎn)化后的基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型表述為線性目標(biāo)函數(shù)和一組線性約束。

5.如權(quán)利要求1所述的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法，其特征在于，利用基于多參數(shù)規(guī)劃理論的高效分布式協(xié)同算法及基于全局最優(yōu)解估計(jì)的臨界域加速搜索算法求解經(jīng)可解性轉(zhuǎn)化后的基于場(chǎng)景的輸-配-氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型，劃分為輸電層面和配電層面兩個(gè)求解層面，其中輸電層面為輸電網(wǎng)與配電網(wǎng)之間的迭代求解，配電層面為配電網(wǎng)與本地天然氣網(wǎng)之間的迭代求解，輸電層面的迭代求解須在配電層面收斂后再進(jìn)行。

6.如權(quán)利要求5所述的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法，其特征在于，計(jì)算臨界域和局部目標(biāo)函數(shù)，輸電層面臨界域和局部目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算方式與配電層面一致，迭代求解未收斂至子問題全局最優(yōu)解，則將所獲得的局部最優(yōu)解與最優(yōu)目標(biāo)值分別作為數(shù)據(jù)集與保，利用數(shù)據(jù)集擬合全局目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)擬合值計(jì)算全局最優(yōu)解估計(jì)值；設(shè)定步進(jìn)向量，基于步進(jìn)向量搜索下一臨界域，直至子問題不可行或局部最優(yōu)值開始增大，返回至最后一個(gè)可行臨界域，并切換為逐一搜索方式，從而尋得全局最優(yōu)解。

7.計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，包括：

8.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法。

9.一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法。

10.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：處理器、存儲(chǔ)器以及計(jì)算機(jī)程序；其中，處理器與存儲(chǔ)器連接，計(jì)算機(jī)程序被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，當(dāng)電子設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)程序，以使電子設(shè)備執(zhí)行實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了計(jì)及臺(tái)風(fēng)不確定性的綜合能源系統(tǒng)分布式調(diào)度方法及系統(tǒng)，涉及電?氣綜合能源協(xié)同運(yùn)行和韌性增強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域，包括：構(gòu)建海上風(fēng)電運(yùn)行模型，利用蒙特卡洛模擬方法采樣生成臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景以及海上風(fēng)電出力場(chǎng)景；基于臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景以及海上風(fēng)電出力場(chǎng)景，建立基于場(chǎng)景的輸?配?氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型；基于混合樣本平均近似對(duì)基于場(chǎng)景的輸?配?氣綜合能源系統(tǒng)三層協(xié)同調(diào)度模型進(jìn)行可解性轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為確定的連續(xù)線性模型，利用多參數(shù)規(guī)劃理論的高效分布式協(xié)同算法及基于全局最優(yōu)解估計(jì)的臨界域加速搜索算法對(duì)確定的連續(xù)線性模型進(jìn)行求解，求取全局最優(yōu)解。本公開的求解效率能夠滿足臺(tái)風(fēng)場(chǎng)景下應(yīng)急響應(yīng)的時(shí)效性要求。

技術(shù)研發(fā)人員：李正爍,曹澤昊,燕國(guó)安
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15