一种电‑热耦合多能流网络节点能价计算方法

摘要

本发明涉及一种电‐热耦合多能流网络节点能价方法，属于综合能源系统中的能源市场领域。本方法考虑了电热耦合网络中电价和热价的耦合关系，打破了热电联供机组联合成本定价只能解耦计算的现状，还原了电热耦合系统中的市场互动机制，相较于现有的对于供电、供热系统分别进行定价的方法，提高了边际成本计算的精确性。同时，节点能价作为实时价格中的一种，弥补了热网中实时热价的空白，为供热网络进行阻塞管理和网损分摊提供了一定的思路。

主权项

一种电‐热耦合多能流网络节点能价计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)建立一个电‑热耦合多能流网络最优潮流的目标函数，如下：$\min \underset{i\in N_{CHP}}{\Sigma }({\alpha }_{5,i}{p}_{Gi}{q}_{Gi}+{\alpha }_{4,i}{q}_{Gi}^2+{\alpha }_{3,i}{p}_{Gi}^2+{\alpha }_{2,i}{q}_{Gi}+{\alpha }_{1,i}{p}_{Gi}+{\alpha }_{0,i})$其中：i为电‑热耦合多能流网络中热电机组的编号，N_CHP为热电机组的数量，α_0,i～α_5,i为第i台热电机组的燃料费用系数，α_0,i～α_5,i从第i台热电机组的产品说明书中获取，p_Gi、q_Gi分别为第i台热电机组的电出力和热出力；(2)建立一个电‐热耦合多能流网络最优潮流的约束条件，包括：(2‐1)电‐热耦合多能流网络中的热电联供机组可行域约束，如下：$\begin{array}{cc}{a}_l{p}_{Gi}+b_l{q}_{Gi}\ge c_l& \forall l\in N_l\end{array}$其中：l为组成热电联供机组可行域的线段编号，N_l为线段总数，a_l,b_l,c_l为各条线段参数，a_l,b_l,c_l从热电联供机组的产品说明书中获取，表示任意，表示对于任意的l都有上述的线性约束；(2‐2)电‑热耦合多能流网络中电网采用直流潮流模型，直流潮流模型中的有功功率平衡约束如下：$P_i=\underset{j\in i}{\Sigma }{B}_{ij}{\theta }_j,(i=1,2,3,...,n)$其中：P_i为电网中节点i的注入有功功率，θ_j为电网中节点j的电压相角，B_ij为电网节点导纳矩阵Y的第i行、第j列元素的虚部，电网节点导纳矩阵Y从电‑热耦合多能流系统的能量管理系统中获取；(2‐3)电‑热耦合多能流网络中电网的传输功率约束： P_ij＝‑B_ij(θ_i‑θ_j)≤P_ijmax其中：P_ij为电网中节点i到节点j的线路传输有功功率，P_ijmax为电网中节点i到节点j的线路传输有功功率上限；(2‑4)电‑热耦合多能流网络中热网的热力平衡方程约束：$Q=A_{a1}{G}_c{A}_{a1}^{T}T-A_{a2}{G}_c{T}_c$ G₀＝A_a·G_c$T_c=(A_{a1}^{T}T-T_a)\times (1-\lambda L/c_p\stackrel{·}{m})+T_a$其中：Q为热网节点的注入热功率列向量，G_c为热网管段流量热当量对角阵，G₀为热网节点流量热当量列向量，T为热网节点流出温度列向量，T_c为热网管段出口温度列向量，T_a为热网管段所在的环境温度，c_p为热网介质水的比热容，取值为4182焦耳/(千克·摄氏度)，L为热网管段长度，λ为热网管段单位长度的导热系数列向量，L和λ从电‐热耦合多能流系统的能量管理系统中获取，为热网管段的介质水质量流量，A_a1为热网管段的起点增广关联矩阵，A_a2为热网管段的终点增广关联矩阵，A_a为热网管段的增广关联矩阵，A_a1、A_a2和A_a从电‐热耦合多能流系统的能量管理系统中获取，T为矩阵转置；(2‑5)电‑热耦合多能流网络中热网的运行约束：$\left\{\begin{array}{c}{G}_{c\min }\le G_c\le G_{c\max }\\ T_{c\min }\le T_c\le T_{c\max }\\ T_{\min }\le T\le T_{\max }\end{array}\right.$其中：G_cmin和G_cmax分别为热网管段流量热当量的运行上限和下限，T_cmin和T_cmax为分别热网管段出口温度的上限和下限，T_min和T_max分别为热网节点流出温度的上限和下限，T_cmin、T_cmax、T_min和T_max分别从电‐热耦合多能流系统的能量管理系统中获取；(3)利用拉格朗日乘子法，将步骤(1)中的目标函数和步骤(2)中的约束条件构成一个拉格朗日函数，利用原对偶内点法求解该拉格朗日函数，得到电力系统节点功率平衡方程和热力系统节点功率平衡方程所对应的拉格朗日乘子，即分别为电‐热耦合多能流网络各节点的节点电价和节点热价。