(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 202210885693.1 (22)申请日 2022.07.26 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 李正烁　杨畅　高晗　 (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 李琳 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种基于多参数规划的电-气系统分布式协 同方法及系统 (57)摘要 本发明属于电网运行和控制技术领域， 提供 了一种基于多参数规划的电 ‑气系统分布式协同 方法及系统， 本发明考虑了天然气系统的动态模 型， 提出了天然气系统的日前调度模型， 并构建 了电‑气耦合系统的协 同调度模型， 对于天然气 气体流量方程的非凸性， 提出了一种通过矩阵秩 最小化理论与二分搜索处理非凸性约束的方法。 考虑到电力系统与天然气系统的隐私性， 基于多 参数规划算法， 提出了电 ‑气耦合系统分布式协 同调度方法， 可以很好地保护不同系统之间的隐 私性， 有利于减少电 ‑气耦合系统的运行成本， 进 一步提高用能效率， 节约资源。 权利要求书3页 说明书12页 附图2页 CN 115169950 A 2022.10.11 CN 115169950 A 1.一种基于多参数规划的电 ‑气系统分布式协同方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 获取电力系统运行 数据， 构建电力系统调度模型； 基于天然气系统的气体动态特性， 构建天然气系统的日前调度模型， 对天然气系统的 日前调度模型中的天然气非凸性约束进行 处理， 得到基于凸性约束的单层天然气系统的日 前调度模型； 基于电力系统调度模型和凸性约束的单层天然气系统 的日前调度模型构建电 ‑气耦合 系统的协同调度模型； 考虑电力系统和天然气系统数据的隐私性， 基于多参数规划算法， 得到电 ‑气耦合系统 的协同调度模型的最优解， 将该最优解作为电 ‑气耦合系统的调度策略进行能源调度。 2.如权利要求1所述的一种基于多参数规划的电 ‑气系统分布式协同方法， 其特征在 于， 所述电力系统调度模型以最小化向上级电网单位的购电成本和弃风惩罚成本为目标函 数， 以电力平衡、 传输容 量、 燃气机组与风电机组发电、 爬坡和旋转备用为约束 进行构建的。 3.如权利要求1所述的一种基于多参数规划的电 ‑气系统分布式协同方法， 其特征在 于， 所述天然气系统的日前调度模型是以最小化天然气井的产气成本为 目标函数， 以天然 气动态气体流量方程、 天然气井产气量及气压、 天然气管道、 天然气压缩机、 燃气机组的燃 气以及天然气流 量平衡为约束 进行构建的。 4.如权利要求1所述的一种基于多参数规划的电 ‑气系统分布式协同方法， 其特征在 于， 在构建天然气动态气体流量方程约束时， 引入考虑气 体动态特性的气体流量方程， 将天 然气管网中的每条 管道划分为多个管 段， 得到的微分方程 为： 其中， pr(·)表示管道连接处或管段 的压力， 为管段的质量流量， Δx为天然气管段 长度， Δt为调度时间间隔， κP为天然气系统中的管道集合， 为管道p的所有管段集合， f 为天然气管道的摩阻系数， D天然气管道直径， c为天然气管道的气体流速 。 5.如权利要求1所述的一种基于多参数规划的电 ‑气系统分布式协同方法， 其特征在 于， 所述天然气井产气量及气压约束的表达式为： 其中， 表示天然气井g在周期t的出气量， 分别表示气井g出气量的下限与上 限， 为天然气井g在周期t的出气气压， 分别表示气井g出气气压的下限与权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115169950 A 2上限， κG表示所有天然气井的集 合； 所述天然气管道约束的表达式为： 其中， 为天然气管道节点的压力， 分别表示管道节点压力的下限与上 限， κJ为天然气管道节点的集合， 为起点为节点j的管道的集合， 为终点为节点j的管 道的集合； 天然气压缩机约束的表达式为： 其中， Γ为大于1的参数， 表示气体压缩机 连接处的压力可以增加到Γ倍， κC为压缩机的 集合； 燃气机组的燃气约束的表达式为： 其中， 表示机组g的燃气功率， 表示机组g在周期 t的燃气量， 分别表示 燃气机组g燃气量的下限与上限； 天然气流 量平衡约束的表达式为： 其中， Gj， Lj， TGj分别表示连接 至节点j的天然气井、 天然气负荷与燃气机组。 6.如权利要求1所述的一种基于多参数规划的电 ‑气系统分布式协同方法， 其特征在 于， 所述对天然气系统的日前调度模型中的天然气非凸性约束进行处理， 得到基于凸性约 束的单层天然气系统的日前调度模型包括： 针对天然气动态气体流量方程的非线性二 次分式， 引入提升变量代替天然气流体动力 学方程中的非凸性项得到凸性的天然气调度模型； 将得到的凸性的天然气调度模型转换为矩阵形式； 根据矩阵秩最小化理论， 松弛矩阵形式的天然气调度模型， 得到双层规划的天然气调 度模型； 利用对偶理论将双 层规划的天然气调度模型变为单层规划的天然气调度模型。 7.如权利要求1所述的一种基于多参数规划的电 ‑气系统分布式协同方法， 其特征在 于， 所述基于多参数规划算法， 得到电 ‑气耦合系统的协同调度模型的最优解， 包括： 天然气系统给定每 个燃气机组对应的初值， 并将初值传递给电力系统；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115169950 A 3