(19)中华 人民共和国 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 202111514257.5 (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 东北大学 地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3 号巷11号 申请人 国网江苏省电力有限公司 (72)发明人 罗艳红　杨东升　周博文　袁洪博　 荆江平　笪涛　王迎春　金硕巍　 李广地　 (74)专利代理 机构 沈阳东大知识产权代理有限 公司 21109 代理人 李梁 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01)G06F 30/18(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 考虑线路损耗的电-储-气耦合系统一致性 优化方法 (57)摘要 本发明提供一种考虑线路损耗的电 ‑储‑气 耦合系统一致性优化方法， 涉及电气能源优化技 术领域。 本发明通过结合电 ‑储‑气能量流的耦 合 关系， 建立含新能源的多能流局域网优化模型， 同时考虑储能系统和线路的损耗， 建立一种合理 的规划机制， 从而实现各个能源局域网之间的能 量有序流动。 最后采用基于一致性算法求解系统 增量成本一致问题， 可以实现快速收敛并达到能 源利用率高、 成本降低的优化目标。 权利要求书4页 说明书9页 附图2页 CN 114169620 A 2022.03.11 CN 114169620 A 1.一种考虑线路损耗的电 ‑储‑气耦合系统一 致性优化方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1： 每个微能源网通过通信实时更新自身与邻居微能源网的传输数据， 构建N个微 能源网互联的拓扑结构， 其中N为正整数， 形成微能源网互联的拓扑图的拉普拉斯Laplace 矩阵， 同时设定状态转移 矩阵和电 ‑储‑气耦合矩阵； 步骤2： 依据步骤1中采集的各项传输数据， 对电功率、 蓄电池功率、 天然气功率的状态 变量初始值进行监测， 同时设置迭代周期T； 步骤3： 建立目标函数以及每个微能源网内部各设备的功率平衡约束条件， 构建拉格朗 日函数， 并应用KKT条件， 得到最优一致性修正增量成本， 对各个节点进行迭代使用一致性 算法对各个节点 修正增量成本进行迭代， 并实时更新对应可控节点出力； 步骤4： 判断各个储能的S OC值是否越限， 若越限， 则该储能节点退出系统运行， 更新N个 微能源网互联的拓扑 结构， 并返回步骤2； 步骤5： 对发电机组、 储能以及天然气网功率进行更新， 判断更新后可控节点的功率是 否在其功率范围内， 对可控节点的功率进行更新， 若超出其上界， 则取上界值， 若超出其下 界， 则取下界值， 若在功率范围内， 则根据一 致性算法结果更新功率 值； 步骤6： 根据收敛判据是否满足收敛条件， 计算当前实际需求功率与实际输出功率偏 差， 若其误差满足收敛精度， 则输出 给定功率 参考值； 若没有达标， 则重复步骤3 。 2.根据权利要求1所述的一种考虑线路损耗的 电‑储‑气耦合系统一致性优化方法， 其 特征在于， 所述 步骤1具体包括以下步骤： 步骤1.1： 每个微能源 网通过通信实时更新自身与邻居的各项传输数据， 所述数据 具体 包括电功率、 蓄电池功率、 天然气功率、 负荷功率、 节点电压、 传输线路的电导； 步骤1.2： 构建N个微能源网互联的拓扑 结构； 步骤1.3： 形成该网络图的拉普拉斯L aplace矩阵； 令G表示微能源网互联的拓扑图,图G 是一个集合(V， E)， 其中V是图G中所有顶点的集合， 是一个有限的非空集合， 称为顶点集， E 是V中元素构成的无序二元组的集合， 称为边集， 如果图中任意2个不同的顶点之间存在一 条路径， 该路径即为边， 那么该图是连通的； 图的结构通过对称的n ×n阶邻接矩阵A 来表示， 该矩阵的元素aij是指顶点i、 j之间边的权重， Ni表示顶点i的邻居顶点的集合， 其中包括包 括顶点i， 与顶点 i关联的边的数目之和为di， 称为顶点 i的度， 即di＝|Ni| 假设微能源网互联的拓扑图的边满足双向并且等权 重， 定义： 邻接矩阵A的元 素aij为： 则拉普拉斯矩阵L表示 为： 步骤1.4： 设定状态转移 矩阵和电 ‑储‑气耦合矩阵如下式所示： diag(A)Pe+diag(B)Ps+diag(C)Pg＝D 其中， A,B,C为电 ‑储‑气耦合约束系数构成的列向量， diag表示形成以向量的元素为对 角元素的矩阵， Pe、 Ps、 Pg分别表示电功率、 蓄电池功率、 天然气网络功率。权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114169620 A 23.根据权利要求1所述的一种考虑线路损耗的 电‑储‑气耦合系统一致性优化方法， 其 特征在于， 所述 步骤3具体包括以下步骤： 步骤3.1： 建立目标函数， 并计算系统内线路损耗总和， 其中目标函数如下式所示： 其中， 其中： F为总增量成本目标函数； Pe,i、 Ps,i和Pg,i分别为各个局域网的发电功率、 蓄电池 功率、 燃气功率构成的向量； Ci(Pe,i)为局域网的发电增量成本； C(Ps,i)为局域网的储能增 量成本； Ci(Pg,i)为局域网的天然气 网络增量成本； ai， bi， ci为发电的成本系数； ωi、 ξi和 δi 为储能的成本系数； αi， βi， γi为天然气的成本系数， i为任意一个微能源网， N为总的微能源 网的个数； 在低压电网中， 其线路阻抗呈阻性， 则节点 i与j间线损计算模型为： Ploss＝Uijgij(Ui‑Uj) 式中： Ploss为节点i和节点j之间的线路损耗； gij为对应传输线路 的电导； Ui和Uj对应节 点i和节点j的电压幅值， Uij为Ui和Uj的平均值； 则系统内线路损耗总和表示 为： 其中Ploss,ij代表节点i和节点j之间的线路损耗， Nj代表和节点 i相邻的节点数； 步骤3.2： 构建各设备和系统的功率平衡约束条件， 即功率平衡等式与不等式约束关 系， 令互联的多个微能源网总功率需求 为Pload,i， 则功率平衡等式约束hi(Pi)为： 不等式约束gi(Pi)为： 式中： 分别为发 电、 储能、 天然气的最小、 最 大功率限值； 步骤3.3： 构建拉格朗日函数， 并应用最优化条件KKT， 得到最优一致性修正增量成本， 对各个节点进行迭代； 构建拉格朗日函数如下式所示：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114169620 A 3