量调节方式下区域热电系统的联合最优潮流

韩赫; 张沛超; 杜炜; 刘学智; 徐博强; 姚程

doi:10.7500/AEPS20200707003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

量调节方式下区域热电系统的联合最优潮流

信息能源系统 | 更新时间：2025-06-16

- 量调节方式下区域热电系统的联合最优潮流
- Joint Optimal Power Flow of District Heat-Electric System in Quantity Regulation Mode
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第2期页码：30-36
- 作者机构：
  
  1.电力传输与功率变换控制教育部重点实验室（上海交通大学），上海市200240
  2.国电南瑞科技股份有限公司，江苏省南京市 211106
  3.国网天津市电力公司电力科学研究院，天津市 300384
- 作者简介：
  
  韩赫(1996—)，男，硕士研究生，主要研究方向：综合能源系统运行优化。E-mail：hanxiaojian0213@sjtu.edu.cn
  张沛超(1970—)，男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：电力系统保护与控制、智能变电站、电力系统仿真、交易式控制。E-mail：pczhang@sjtu.edu.cn
  杜炜(1981—)，男，博士，高级工程师，主要研究方向：电力电子与电力传动、分布式发电与智能配电网。E-mail：duwei@sgepri.sgcc.com.cn
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目(SGTJDK00DWJS1800232);国家重点研发计划资助项目(2018YFB0905000)
- DOI：10.7500/AEPS20200707003
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-07-07，
  
  修回日期：2020-08-25，
  
  网络出版日期：2020-11-23，
  
  纸质出版日期：2021-01-25
- 稿件说明：
移动端阅览
韩赫,张沛超,杜炜等.量调节方式下区域热电系统的联合最优潮流[J].电力系统自动化,2021,45(2):30-36.

HAN He,ZHANG Peichao,DU Wei,et al.Joint Optimal Power Flow of District Heat-Electric System in Quantity Regulation Mode[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(2):30-36.
韩赫,张沛超,杜炜等.量调节方式下区域热电系统的联合最优潮流[J].电力系统自动化,2021,45(2):30-36. DOI： 10.7500/AEPS20200707003.

HAN He,ZHANG Peichao,DU Wei,et al.Joint Optimal Power Flow of District Heat-Electric System in Quantity Regulation Mode[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(2):30-36. DOI： 10.7500/AEPS20200707003.

摘要

量调节是区域供热网的一种基本调节方式。首先，针对量调节方式下流量可变且处于紊流阻力平方区的特点，提出水力支路压降的二阶锥松弛方法，并引入惩罚成本项确保精确松弛。其次，针对量调节热力工况稳定的特点，提出热力支路的等效热损方法，将管道热损等效至负荷形成无损管道，实现水力与热力模型的独立分析。然后，结合配电网支路潮流模型，建立区域热电系统的联合潮流模型，进而建立具有凸凹规划形式的联合最优潮流模型。最后，将优化模型转换为二阶锥规划问题进行序贯求解。仿真算例表明，与非凸精确模型相比，所提方法保留了很高的求解精度，同时显著提高了求解速度，并能获得全局最优解。

Abstract

Quantity regulation is a basic regulation mode of district heating networks. First

aiming at the characteristics of the quantity regulation that the flow is variable and in the turbulent resistance square area

a second-order cone relaxation method for pressure drop of hydraulic branches is proposed

and a penalty cost term is introduced to ensure exact relaxation. Second

according to the characteristics of the stable thermal condition of quantity regulation

a equivalent heat loss method of thermal branches is proposed. The heat loss of the pipeline is equivalent to the load to form a lossless pipeline

which realizes the independent analysis of hydraulic and thermal models. Then

combined with the branch flow model of the distribution network

a joint power flow model of the district heat-electric system is built. Furthermore

a joint optimal power flow model with the form of convex-concave programming for the district heat-electric system is established. Finally

the optimization model is transformed into a second-order cone programming problem and solved sequentially. Simulation cases show that compared with the non-convex accurate model

the proposed method retains a high solution accuracy

improves the solving speed significantly

and can obtain the global optimal solution.

关键词

Keywords

references

程浩忠，胡枭，王莉，等 . 区域综合能源系统规划研究综述［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 7 ）： 1 - 13 .

CHENG Haozhong ， HU Xiao ， WANG Li ， et al . Review on research of regional integrated energy system planning ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 7 ）： 1 - 13 .

贾宏杰，王丹，徐宪东，等 . 区域综合能源系统若干问题研究［J］. 电力系统自动化， 2015 ， 39 （ 7 ）： 198 - 207 .

JIA Hongjie ， WANG Dan ， XU Xiandong ， et al . Research on some key problems related to integrated energy systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2015 ， 39 （ 7 ）： 198 - 207 .

DIMOULKAS I ， AMELIN M ， LEVIHN F ， et al . District heating system operation in power systems with high share of wind power ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2017 ， 5 （ 6 ）： 850 - 862 .

WANG Y ， YOU S ， ZHANG H ， et al . Hydraulic performance optimization of meshed district heating network with multiple heat sources ［J］. Energy ， 2017 ， 126 ： 603 - 621 .

HUANG X Z ， XU Z F ， SUN Y ， et al . Heat and power load dispatching considering energy storage of district heating system and electric boilers ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2018 ， 6 （ 5 ）： 992 - 1003 .

周一凡，胡伟，闵勇，等 . 考虑热电联产调峰主动性的电热协调调度［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 19 ）： 42 - 51 .

ZHOU Yifan ， HU Wei ， MIN Yong ， et al . Coordinated power and heat dispatch considering peak regulation initiative of combined heat and power unit ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 19 ）： 42 - 51 .

杨经纬，张宁，康重庆 . 多能源网络的广义电路分析理论：（一）支路模型［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 9 ）： 21 - 32 .

YANG Jingwei ， ZHANG Ning ， KANG Chongqing . Generalized electric circuit analysis theory for multi-energy networks： Part one branch model ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 9 ）： 21 - 32 .

杨经纬，张宁，康重庆 . 多能源网络的广义电路分析理论：（二）网络模型［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 10 ）： 10 - 21 .

YANG Jingwei ， ZHANG Ning ， KANG Chongqing . Generalized electric circuit analysis theory for multi-energy networks： Part two network model ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 10 - 21 .

WANG D ， ZHI Y Q ， JIA H J ， et al . Optimal scheduling strategy of district integrated heat and power system with wind power and multiple energy stations considering thermal inertia of buildings under different heating regulation modes ［J］. Applied Energy ， 2019 ， 240 ： 341 - 358 .

吴洁清，姜永成，赵春阳，等 . 供热系统分阶段质-量调节的节能分析［J］. 暖通空调， 2012 ， 42 （ 12 ）： 137 - 140 .

WU Jieqing ， JIANG Yongcheng ， ZHAO Chunyang ， et al . Energy efficient analysis of staged constant-variable flow regulation for heating systems ［J］. Heating Ventilating & Air Conditioning ， 2012 ， 42 （ 12 ）： 137 - 140 .

LIU X Z ， WU J ， JENKINS N ， et al . Combined analysis of electricity and heat networks ［J］. Applied Energy ， 2016 ， 162 ： 1238 - 1250 .

王丹，智云强，贾宏杰，等 . 基于多能源站协调的区域电力-热力系统日前经济调度［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 13 ）： 59 - 67 .

WANG Dan ， ZHI Yunqiang ， JIA Hongjie ， et al . Day-ahead economic dispatch strategy of regional electricity-heating integrated energy system based on multiple energy stations ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 13 ）： 59 - 67 .

于东立，曹军，屠聪为，等 . 考虑线性化网络约束的电-热多能源系统最优能量流分析［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 7 ）： 1933 - 1943 .

YU Dongli ， CAO Jun ， TU Congwei ， et al . Optimal energy flow of combined electrical and heating multi-energy system considering the linear network constraints ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 7 ）： 1933 - 1943 .

陈彬彬，孙宏斌，尹冠雄，等 . 综合能源系统分析的统一能路理论（二）：水路与热路［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 7 ）： 2133 - 2142 .

CHEN Binbin ， SUN Hongbin ， YIN Guanxiong ， et al . Energy circuit theory of integrated energy system analysis： Part two hydraulic circuit and thermal circuit ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 7 ）： 2133 - 2142 .

LU S ， GU W ， ZHOU J H ， et al . Coordinated dispatch of multi-energy system with district heating network： modeling and solution strategy ［J］. Energy ， 2018 ， 152 ： 358 - 370 .

邓莉荣，孙宏斌，陈润泽，等 . 面向能源互联网的热电联供系统节点能价研究［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 11 ）： 3375 - 3382 .

DENG Lirong ， SUN Hongbin ， CHEN Runze ， et al . Research on nodal energy price of combined heat and power system for energy internet ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 11 ）： 3375 - 3382 .

顾伟，陆帅，王珺，等 . 多区域综合能源系统热网建模及系统运行优化［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 5 ）： 1305 - 1316 .

GU Wei ， LU Shuai ， WANG Jun ， et al . Modeling of the heating network for multi-district integrated energy system and its operation optimization ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 5 ）： 1305 - 1316 .

CAO Y ， WEI W ， WU L ， et al . Decentralized operation of interdependent power distribution network and district heating network： a market-driven approach ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 5 ）： 5374 - 5385 .

LUND H ， DUIC N ， OSTERGAARD P A ， et al . Future district heating systems and technologies： on the role of smart energy systems and 4th generation district heating ［J］. Energy ， 2018 ， 165 ： 614 - 619 .

WEI W ， WANG J ， LI N ， et al . Optimal power flow of radial networks and its variations： a sequential convex optimization approach ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2017 ， 8 （ 6 ）： 2974 - 2987 .

LOW S H . Convex relaxation of optimal power flow： Part Ⅰformulations and equivalence ［J］. IEEE Transactions on Control of Network Systems ， 2014 ， 1 （ 1 ）： 15 - 27 .

韩赫，张沛超，孙宏宇，等 . 能量流-信息流-价值流协同的区域热电系统分散式能量管理方法［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2020-04-01 ］. DOI： 10.13334/j.0258-8013.pcsee.191724 http://dx.doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.191724 .

HAN He ， ZHANG Peichao ， SUN Hongyu ， et al . Decentralized energy management method for district heat-electric system based on synergies of energy-information-value flows ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2020-04-01 ］. DOI： 10.13334/j.0258-8013.pcsee.191724 http://dx.doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.191724 .

CHENG Y ， ZHANG P ， LIU X . Collaborative autonomous optimization of interconnected multi-energy systems with two-stage transactive control framework ［J］. Energies ， 2020 ， 13 （ 1 ）： 171 - 191 .

LIPP T ， BOYD S . Variations and extension of the convex-concave procedure ［J］. Optimization and Engineering ， 2016 ， 17 （ 2 ）： 263 - 287 .

LU W . Use SeDuMi to solve LP ， SDP and SCOP problem： remarks and examples ［EB/OL］. ［ 2020-07-06 ］. http：//www.ece.uvic.ca/~wslu/Talk/SeDuMi-Remarks.pdf http://www.ece.uvic.ca/~wslu/Talk/SeDuMi-Remarks.pdf .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

内嵌调节目标的分布式能源调节能力分层分类聚合方法

基于单端口耦合等值的配电网静态电压稳定指标分析及应用

适应三相不平衡主动配电网无功优化的二阶锥松弛模型

基于交替方向乘子法的输-配-天然气系统分布式优化调度

考虑新能源波动区间的交直流配电网下垂斜率鲁棒优化方法