(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 202211406127.4 (22)申请日 2022.11.10 (71)申请人 昆明理工大 学 地址 650500 云南省昆明市呈贡区景明南 路727号 (72)发明人 沈赋　王哲　杨光兵　单节杉　 蔡子龙　曹旸　张宇涛　刘思蕊　 付玉　张微　杨志文　李施伟　 (74)专利代理 机构 昆明隆合知识产权代理事务 所(普通合伙) 53220 专利代理师 何娇 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01)G06N 3/00(2006.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 113/06(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑天然气管道泄漏的电-气网络多目 标优化调度方法 (57)摘要 本发明涉及一种考虑天然气管道泄漏的电 ‑ 气网络多目标优化调度方法， 属于天然气管道泄 漏目标优化技术领域。 本发明包括步骤： 建立天 然气管道大孔泄漏率模型； 通过MATLAB牛顿迭代 法对天然气管道大孔泄漏模型 泄漏率进行求解； 以运行成本、 环境保护成本和失荷量为目标建立 天然气管道泄漏时的多目标函数模 型； 根据失荷 程度选择不同的多目标函数， 通过隶属度函数将 其转换为单目标函数， 并采用遗传粒子群算法对 单目标函数进行求解。 本发明在控制成本的同时 大大降低系统失荷量， 提高系统故障时的供电可 靠性， 充分挖掘系统功率， 增强故障系统负荷恢 复能力。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 115511223 A 2022.12.23 CN 115511223 A 1.一种考虑天然气管道 泄漏的电 ‑气网络多目标优化调度方法， 其特征在于： 所述方法 的具体步骤如下： Step1、 建立天然气管道大孔泄漏率模型； Step2、 通过MATLAB牛 顿迭代法对天然气管道大孔泄漏模型泄漏率进行求 解； Step3、 以运行成本、 环境保护成本和失荷量为目标建立天然气管道 泄漏时的多目标函 数模型； Step4、 根据失荷程度选择不同的多目标函数， 通过隶属度函数将其转换为单目标函 数， 并采用遗传粒子群算法对单目标函数进行求 解。 2.根据权利要求1所述的一种考虑天然气管道泄漏的电 ‑气网络多目标优化调度方法， 其特征在于： 所述Step1的具体步骤是： Step1.1、 根据能量守恒和动量守恒定律， 建立管内气体绝热流动的方程， 其 中， 气体在 管道中是绝热流动: 式中： k为气体绝热系数， 对于天然气取1.334； T1、 T2、 P1、 P2为管道起始位置点1和泄漏口 管道内中心位置点2对应的温度和压力； M为气体的摩尔质量； R为气体常数， R＝8.314Pa · m/(mol·K)； G为管道内单位面积质量流量； f为范宁摩 擦系数， 当雷诺数Re＞100000时， f＝ 0.0232Re‑0.1507， 当Re≤100000时， f＝0.0 79Re‑0.25； Le为泄漏处距管道起点的距 离； D为管道 内径； Step1.2、 将气体的状态方程、 泊松方程和连续性方程代入式(1)， 即得到气体泄漏 率模 型的表达式； 其中， 在释放点是等熵流动， 并将流动模型视为一维模型， 当气压满足式(2) 时， 泄漏率模型的表达式如式(3)所示： 当气压满足式(4)时， 泄漏率模型的表达式如式(5)所示： 式中： Pa为大气压强， Aor为泄漏口横截面积， C0为经验流 量系数。 3.根据权利要求2所述的一种考虑天然气管道泄漏的电 ‑气网络多目标优化调度方法， 其特征在于： 所述Step2的具体步骤是： Step2.1、 建立管道中管道起始位置点1和泄漏口管道内中心位置点2的参数关系， 沿管 道的摩擦系数相同；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115511223 A 2Step2.2、 根据气体流动连续方程建立式(7) ‑(8)， 并通过式(7)求解泄漏口管道内中心 位置点2的马赫数Ma2； 式中： Aor,AD分别表示管道泄漏口与管道的横截面积； Ma1， Ma2分别表示管道中管道起始 位置点1和泄漏口管道内 中心位置2的马赫数； Step2.3、 将式(6)、 式(8)代入式(1)得到一个未知数仅为Ma1的方程并用牛顿迭代法求 解Ma1， 然后通过式(6)求解出T2、 P2， 最后， 通过式(2)与式(4)判断气压关系， 并应用不同气 压关系的泄漏率公式求 解泄漏量。 4.根据权利要求3所述的一种考虑天然气管道泄漏的电 ‑气网络多目标优化调度方法， 其特征在于： 所述Step3的具体步骤是： Step3.1、 根据微网各 单元机组的运维单价建立了运维成本的子目标函数： 式中： Cgrid(t)为与主电网的购电成本； Cgas(t)为购气成本； 为蓄电池的运维成本； CP2G.Y(t)为电转气设备P2G的运维成本； CMT.Y(t)为燃气轮机的运维成本， T＝24； 其中， 根据Step2中所求管道泄漏率得到的天然气管道的泄漏量， 泄漏量的成本包含于 运维成本中： Cgas(t)＝(QMT(t)+Qload(t)+Ql(t))Mgas         (10) 式中： QMT(t)为燃气轮机消耗的天然气量； Qload(t)为气负荷消耗的天然气量； Ql(t)为天 然气管道的泄漏量； Mgas为每立方米天然气的价格； Step3.2、 根据微电网各单元机组不同污染物的治理费用建立了环境保护成本的子目 标函数： 式中： CGRID.E(t)为主网的环境保护成本； CP2G.E(t)为电转气设备P2G的环境保护成本； CMT.E(t)为燃气轮机的环境保护成本； Step3.3、 根据系统的电负荷、 气负荷的失荷量建立了失荷量的子目标函数： 式中： Pi(t)为t时刻所需负荷； Pn(t)为t时刻系统产生的总功率；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115511223 A 3