(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 202210906417.9 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 国网山东省电力公司滨州供电公司 地址 256600 山东省滨州市黄河四路521号 (72)发明人 张鹏　成小彬　吕学志　孙逢麟　 宋汉梁　李建杰　曹金京　穆明亮　 辛春青　李蓬　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 王雪 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 30/20(2020.01) H02J 3/00(2006.01)G06F 111/04(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 考虑需求响应的电-气系统最优潮流分散计 算方法及系统 (57)摘要 本发明属于综合能源优化领域， 提供了一种 考虑需求响应的电 ‑气系统最优潮流分散计算方 法及系统， 构建电 ‑气综合能源系统的需求响应 模型， 得到需求响应前后电力负荷需求和天然气 负荷需求； 对电 ‑气综合能源系统中交流潮流约 束和天然气系统潮流约束进行线性化处理； 基于 需求响应后的电力负荷需求和天然气负荷需求， 建立电‑气综合能源系统最优能流模型， 确定目 标函数； 基于ADMM算法将电 ‑气综合能源系统最 优能流的计算分解为电力系统最优潮流和天然 气最优能流两个计算过程， 得到电 ‑气综合能源 系统的最优能流分布； 本发明实现了对考虑需求 响应的电 ‑气综合能源系统的分散式优化， 平抑 了负荷曲线， 提高了系统对风电的消纳， 减轻了 每次迭代的计算负担 。 权利要求书2页 说明书11页 附图6页 CN 115481858 A 2022.12.16 CN 115481858 A 1.考虑需求响应的电 ‑气系统最优潮流分散计算方法， 其特 征在于， 包括： 构建电‑气综合能源系统的需求响应模型， 得到需求响应前后电力负荷需求和天然气 负荷需求； 对电‑气综合能源系统中交流潮流约束和天然气系统潮流约束 进行线性 化处理； 基于需求响应后的 电力负荷需求和天然气负荷需求， 建立电 ‑气综合能源系统最优能 流模型， 确定目标函数； 基于ADMM算法将电 ‑气综合能源系统最优能流的计算分解为电力系统最优潮流和天然 气最优能流两个 计算过程， 得到电 ‑气综合能源系统的最优能流分布。 2.如权利要求1所述的考虑需求响应的电 ‑气系统最优潮流分散计算方法， 其特征在 于， 所述电 ‑气综合能源系统的需求响应模型， 具体为： ΔDA,j,t＝‑γΔQA,m,t 其中， ΔDA,j,t和ΔQA,m,t分别为需求响应前后电、 气负荷变化量； γ为能量转化系数， 即 单位天然气与电能热值之比； We和Wg分别为电能和天然气热值； ηe和 ηg分别为电能和天然气 的能源利用率； 和 分别为参与需求响应电负荷的上下限； 和 分别 为参与需求响应气负荷的上 下限。 3.如权利要求1所述的考虑需求响应的电 ‑气系统最优潮流分散计算方法， 其特征在 于， 需求响应前后电力负荷需求和天然气负荷需求， 具体为： 其中， D表示电力负荷； Q表示天然气负荷； 表示需求响应前的电力负荷需求； DA表示 需求响应后的电力负荷 需求； ΔDA表示需求响应前后的电力负荷需求变化； 和 分别表示电力负荷需求变化的上 下限； 表示需求响应前的电力负荷需求。 4.如权利要求1所述的考虑需求响应的电 ‑气系统最优潮流分散计算方法， 其特征在 于， 所述对电 ‑气综合能源系统中交流潮流约束和天然气系统潮流约束进 行线性化处理， 包 括： 对于交流潮流方程， 结合电压幅值的特点， 保留线性项， 化简潮流平方项， 得到线性化 后的无功 功率平衡方程以及功率约束方程； 对于天然气系统潮流方程， 构造天然气系统潮流方程的线性分段函数， 得到线性化后 的天然气系统潮流约束。 5.如权利要求1所述的考虑需求响应的电 ‑气系统最优潮流分散计算方法， 其特征在 于， 基于需求响应后的电力负荷需求和天然气负荷需求， 建立电 ‑气综合能源系统最优能流权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115481858 A 2模型， 确定目标函数， 具体为： min F(xP)+G(zG) 其中， F(xP)是电力系统最优潮流目标函数， G(zG)是天然气系统最优能流目标函数， xP 是电力系统决策变量， zG是天然气系统决策变量， 目标函数的约束包括电、 气系统网络潮流 方程及流 量方程， 压缩机 工作特性及容 量约束， 以及线路和管道容 量约束。 6.如权利要求1所述的考虑需求响应的电 ‑气系统最优潮流分散计算方法， 其特征在 于， 所述基于ADMM算法将电 ‑气综合能源系统最优能流的计算分解为电力系统最优潮流和 天然气最优能流两个 计算过程， 包括： 在电力系统和天然气系统耦合节点处， 将电 ‑气综合能源系统划分为两个子系统； 两个子系统之间的燃气机轮、 电压缩机以及P2G机组确定 两个子系统的边界交 互量； 基于ADMM原理和两个子系统的边界交 互量， 构建电 ‑气综合能源系统拉格朗日函数； 基于电‑气综合能源系统拉格朗日函数， 得到系统变量迭代公式。 7.如权利要求6所述的考虑需求响应的电 ‑气系统最优潮流分散计算方法， 其特征在 于， 基于ADM M对电‑气综合能源最优能流计算分解的过程， 包括： 获取电力系统和天然气系统的网络参数、 边界耦合信息以及最大迭代次数； 根据电‑气综合能源系统拉格朗日函数以及系统变量迭代公式进行交替迭代计算， 并 更新拉格朗日乘子； 根据上述迭代过程进行计算， 直到 两个子系统的边界变量保持一 致时， 停止迭代； 利用原始残差和对偶残差作为收敛判据， 当达到收敛时的迭代次数小于最大迭代次 数， 输出电气综合能源系统的节点功率、 气流量以及气压， 给出边界耦合变量， 得到最终的 目标函数值； 若达到迭代次数最大值时仍然不满足收敛判据， 则跳出循环。 8.考虑需求响应的电 ‑气系统最优潮流分散计算系统， 其特 征在于， 包括： 需求响应构建模块， 被配置为构建电 ‑气综合能源系统 的需求响应模型， 得到 需求响应 前后电力负荷需求和天然气负荷需求； 线性化处理模块， 被配置为对电 ‑气综合能源系统中交流潮流约束和天然气系统潮流 约束进行线性 化处理； 优化目标函数构建模块， 被配置为基于需求响应后的电力负荷需求和天然气负荷需 求， 建立电 ‑气综合能源系统最优能流模型， 确定目标函数； 优化目标函数求解模块， 被配置为基于ADMM算法将电 ‑气综合能源系 统最优能流的计 算分解为电力系统最优潮流和天然气最优能流两个计算过程， 得到电 ‑气综合能源系统的 最优能流分布。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器执 行时实现如权利要求1 ‑7中任一项所述的考虑需求响应的电 ‑气系统最优潮流分散计算方 法中的步骤。 10.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计 算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑7中任一项 所述的考 虑需求响应的电 ‑气系统最优潮流分散计算方法中的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115481858 A 3