面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法

1.本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法。


背景技术：

2.海上油气平台的电力消耗通常由平台燃气发电机提供，这些设备运行维护成本高昂，并且会排放大量二氧化碳和氮氧化物，对海上油气产业碳减排目标的完成十分不利。目前海上风电快速发展，运营商将深海油气平台与海上风力发电整合，与燃气发电器并行运行，形成一个孤岛海上油气田电力系统，一方面可以节省燃料成本，提升生产效率，另一方面还能助力理海上油气产业碳减排。
3.虽然燃气发电机的功率越低，自然碳排放越低，但是与传统配电网或微电网不同，海上油气平台具有功率极大的感应电动机和很高的无功功率要求，海上平台电网通过燃气发电机和压缩机与天然气管网密切互动，并且，风电具有不确定性和波动性，当风电与海上油气田电网组网时，燃气发电机的另外一个功能就是平滑电力供需的不平衡，风电的间歇性行为被转移到燃气系统，并导致燃气压力随风电出力变化而波动，因此，海上油气平台电气综合能源低碳运行需要充分考虑电力系统的正常运行以及风电的波动性，在现有技术中，还没有一种可以有效应对风电的随机性和波动性的海上油气平台电气综合能源系统低碳运行调度方法。
4.因此，现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

5.针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法，旨在解决现有技术中还没有可以有效应对风电的随机性和波动性的海上油气平台电气综合能源系统低碳运行调度方法的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：本发明的第一方面，提供一种面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法，所述方法包括：根据预设的调度周期确定目标电网系统风电引起的最大向上爬坡灵活性需求和最大向下爬坡灵活性需求，根据所述目标电网系统中开启的燃气发电机的向上爬坡能力、向下爬坡能力以及所述最大向上爬坡灵活性需求、所述最大向下爬坡灵活性需求建立燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束；根据所述目标电网系统中各个母线连接的开启的燃气发电机的额定容量建立燃气发电容量和风电容量协同灵活性约束；根据所述目标电网系统中各个母线连接的开启的燃气发电机组的输出功率因数建立燃气发电机组运行特性约束，根据所述目标电网系统中各个开启的燃气压缩机的运行参数建立燃气压缩机运行特性约束；
根据所述目标电网系统中各个母线连接的风力发电机的功率因数建立风力发电机并网运行特性约束；构建目标线性规划模型，所述目标线性规划模型的约束包括所述燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束、所述燃气发电容量和风电容量协同灵活性约束、所述燃气发电机组运行特性约束、所述燃气压缩机运行特性约束和所述风力发电机并网运行特性约束，所述目标线性规划模型的目标函数为：，其中，为所述目标电网系统中母线i连接的开启的燃气发电机的有功功率，为所述目标电网中母线的集合；为所述目标电网中母线i连接的开启的燃气发电机的集合；求解所述目标线性规划模型，得到所述目标电网系统中开启的燃气发电机的目标功率，根据所述目标功率进行调度，以使得所述目标电网系统中开启的燃气发电机的功率达到对应的所述目标功率。
7.本发明的第二方面，提供一种面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度系统，所述系统包括：第一约束模块，所述第一约束模块用于根据预设的调度周期确定目标电网系统风电引起的最大向上爬坡灵活性需求和最大向下爬坡灵活性需求，根据所述目标电网系统中开启的燃气发电机的向上爬坡能力、向下爬坡能力以及所述最大向上爬坡灵活性需求、所述最大向下爬坡灵活性需求建立燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束；第二约束模块，所述第二约束模块用于根据所述目标电网系统中各个母线连接的开启的燃气发电机的额定容量建立燃气发电容量和风电容量协同灵活性约束；第三约束模块，所述第三约束模块用于根据所述目标电网系统中各个母线连接的开启的燃气发电机组的输出功率因数建立燃气发电机组运行特性约束，根据所述目标电网系统中各个开启的燃气压缩机的运行参数建立燃气压缩机运行特性约束；第四约束模块，所述第四约束模块用于根据所述目标电网系统中各个母线连接的风力发电机的功率因数建立风力发电机并网运行特性约束；模型构建模块，所述模型构建模块用于构建目标线性规划模型，所述目标线性规划模型的约束包括所述燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束、所述燃气发电容量和风电容量协同灵活性约束、所述燃气发电机组运行特性约束、所述燃气压缩机运行特性约束和所述风力发电机并网运行特性约束，所述目标线性规划模型的目标函数为：，其中，为所述目标电网系统中母线i连接的开启的燃气发电机的有功功率，为所述目标电网中母线的集合；为所述目标电网中母线i连接的开启的燃气发电机的集合；模型求解模块，所述模型求解模块用于求解所述目标线性规划模型，得到所述目标电网系统中开启的燃气发电机的目标功率，根据所述目标功率进行调度，以使得所述目标电网系统中开启的燃气发电机的功率达到对应的所述目标功率。
8.本发明的第三方面，提供一种终端，所述终端包括处理器、与处理器通信连接的存储介质，所述存储介质适于存储多条指令，所述处理器适于调用所述存储介质中的指令，以执行实现上述任一项所述的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法的步骤。
9.本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现上述任一项所述的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法的步骤。
10.与现有技术相比，本发明提供了一种面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法，所述面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法针对风电的不确定性和波动性，构建了目标线性规划模型，模型的目标函数结果为电网系统的最低燃气发电机功率综合，模型的约束中包括燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束、燃气发电容量和风电容量协同灵活性约束、燃气发电机组运行特性约束、燃气压缩机运行特性约束和风力发电机并网运行特性约束，其中，燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束是根据调度周期内的风电最大向上和向下爬坡需求、燃气发电机的爬坡能力构建的，这样可以保证最终计算得到的风电承载力能够满足在调度周期内解决风电爬坡对电网系统灵活安全运行的影响，而燃气发电和风电的容量灵活性约束是根据电网系统中的燃气发电机的额定功率建立的，可以保证最终计算得到的风电承载力能够使得电网系统中的燃气发电机有一定的调节充裕度，而燃气压缩机运行特性约束、燃气发电机运行特性约束、风力发电机并网运行特性约束可以保证计算得到的风电承载力能够满足风电机组、燃气发电机和燃气压缩机的运行特征，本发明提供的调度方法能够有效应对风电不确定性和波动性，在海上油气田电网系统运行过程中对系统中的燃气发电机的功率进行调度，降低海上油气田能源系统的碳排放。
附图说明
11.图1为本发明提供的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法的实施例的流程图；图2为本发明提供的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法的实施例中调度周期的示意图；图3为本发明提供的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法的有效性应用示例一的结构示意图；图4为本发明提供的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法的有效性应用示例二的结构示意图；图5为本发明提供的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法的有效性应用示例的调度结果对应的燃气发电机发电量示意图；图6为本发明提供的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法的有效性应用示例的调度结果对应的的风电消纳容量；图7为本发明提供的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法的有效性应用示例中燃气压缩机稳定运行状态示意图；图8为本发明提供的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度系统的
原理示意图；图9为本发明提供的终端的实施例的原理示意图。
具体实施方式
12.为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所表示的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
13.实施例一本发明提供的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法，可以是应用在终端中，终端可以通过本发明提供的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法在海上油气平台能源系统运行过程中对电网中的燃气发电机的功率进行调度，降低海上油气平台能源系统运行过程中的碳排放。
14.如图1所示，所述面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法的一个实施例中，包括步骤：s100、根据预设的调度周期确定目标电网系统风电引起的最大向上爬坡灵活性需求和最大向下爬坡灵活性需求，根据所述目标电网系统中开启的燃气发电机的向上爬坡能力、向下爬坡能力以及所述最大向上爬坡灵活性需求、所述最大向下爬坡灵活性需求建立燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束；s200、根据所述目标电网系统中各个母线连接的开启的燃气发电机的额定容量建立燃气发电容量和风电容量协同灵活性约束；s300、根据所述目标电网系统中各个母线连接的开启的燃气发电机组的输出功率因数建立燃气发电机组运行特性约束，根据所述目标电网系统中各个开启的燃气压缩机的运行参数建立燃气压缩机运行特性约束；s400、根据所述目标电网系统中各个母线连接的风力发电机的功率因数建立风力发电机并网运行特性约束；s500、构建目标线性规划模型，所述目标线性规划模型的约束包括所述燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束、所述燃气发电容量和风电容量协同灵活性约束、所述燃气发电机组运行特性约束、所述燃气压缩机运行特性约束和所述风力发电机并网运行特性约束，所述目标线性规划模型的目标函数为：，其中，为所述目标电网系统中母线i连接的开启的燃气发电机的有功功率，为所述目标电网中母线的集合；为所述目标电网中母线i连接的开启的燃气发电机的集合；s600、求解所述目标线性规划模型，得到所述目标电网系统中开启的燃气发电机的目标功率，根据所述目标功率进行调度。
15.将待评估风电承载力的孤岛海上油气田电网视为所述目标电网系统，通过步骤s100-s600评估所述目标电网系统的风电承载力，在孤岛海上油气田电网的运行过程中，燃气压缩机已经开启运行，在本实施例中，燃气压缩机指的都是所述目标电网系统中已开启
的燃气压缩机。
16.对所述目标电网系统的燃气压缩机功率进行调度时需要在不违反电-气互联系统运行约束的情况下尽可能降低燃气发电机功率总和，以实现低碳运行的目的，在本实施例中，构建带约束的目标线性规划模型，所述目标线性规划模型的目标函数为：，其中，为所述目标电网系统中母线i连接的开启的燃气发电机的有功功率，为所述目标电网中母线的集合；为所述目标电网中母线i连接的开启的燃气发电机的集合，也就是说，所述目标线性规划模型的求解目标是得到使得所述目标电网中的燃气发电机功率总和最小的各个燃气发电机对应的功率，然后根据这个结果去调度所述目标电网中的燃气发电机功率。
17.在本实施例中，为了在所述目标电网系统的运行过程中燃气发电机的碳排放尽可能低，并且能够有效对抗风电的随机性和波动性，在本实施例中，在所述目标线性规划模型中构建多种约束，下面对所述目标线性规划模型中的约束进行详细说明。
18.所述目标电网系统的电力来源包括风电和燃气发电机，为了保证评估得到的所述目标电网系统的风电承载力能够应对风电的随机性和波动性，即，保证在风电随机产生波动时燃气发动机能够弥补所述目标电网系统中的发电容量缺额，本实施例中，结合爬坡需求和容量调节需求来确定所述目标线性规划模型中的一部分约束，从而使得求解得到的结果能够应对风电的随机性和波动性。
19.一方面，基于海上风电超短期发电预测技术和实时安全经济调度，本实施例中，设置有调度周期，如图2所示，实时安全经济调度中包括两个时间窗口：和，实时安全经济调度的一个主要作用就是在时间窗口内解决下一个时段时间窗口内风电爬坡对所述目标电网系统灵活安全运行的影响。也就是说，需要保证在预设的调度周期内，风电的波动造成的功率波动能够由燃气发电机弥补。虽然风电功率由于风速升高向上爬坡时，可以通过能量管理系统进行主动的风电功率爬坡限制，但是这样会使得风电能源被浪费，燃气发电机采用不必要的高功率运行，当风电功率由于风速降低向下爬坡时，燃气发电机必须具有重组的向上爬坡能力弥补孤岛微电网的功率缺额，因此，在本实施例提供的方法中，除了考虑由于风电带来的向上爬坡需求之外，也要考虑由于风电带来的向下爬坡需求。由于发电机的无功调节能力主要靠励磁系统，相应速度非常快，在此仅需考虑有功功率的爬坡率。为了保证正常运行，考虑最极端的场景，即风电在预设的调度周期内，功率由最大接入功率直接降到0或者由0直接升到最大接入功率时的情况，这时风电最大的向上爬坡灵活性需求和向下爬坡灵活性需求分别为：（1）调度周期可以根据实际应用场景选取，例如选5min、6min等。
20.所述目标电网系统中的燃气发电机的向上爬坡能力和向下爬坡能力需要能够满足风电最大的向上爬坡灵活性需求和向下爬坡灵活性需求，同时燃气发电机的向上爬坡能
力和向下爬坡能力还需要能够同时满足所述目标电网系统中所有的负荷的向上爬坡需求和向下爬坡需求所以有约束：（2）（3）其中，和分别为所述目标电网系统向上和向下爬坡灵活性指标，为所述目标电网系统中能连接风力发电机的母线集合，为所述目标电网系统中母线i连接的风力发电机的功率，和分别为风电引起的最大向上爬坡灵活性需求和向下爬坡灵活性需求，为所述调度周期，和分别为所述目标电网系统的负荷的对燃气发电机的向上爬坡需求和向下爬坡需求，和分别为所述目标电网系统中母线i处的开启的燃气发电机的向上爬坡能力和向下爬坡能力。
21.为了保证所述目标电网系统能够在最恶劣场景下灵活安全运行，燃气发电机需要平衡风电的功率波动，具有一定的调节充裕度，那么针对燃气发电机的功率和风电容量，有如下约束：（4）（5）其中，为所述目标电网系统连接的风电的总容量，为所述目标电网系统中母线i连接的风力发电机的功率，为所述目标电网系统中能连接风力发电机的母线集合，为燃气发电机的有功功率；是的上限，通常设置为燃气发电机的额定容量，为所述目标电网系统中母线i连接的开启的燃气发电机的集合。
22.正如前文所说明的，评估所述目标电网系统的风电承载力的所述目标线性规划模型的目标函数为：（6）而在评估海上油气田电网风电承载力时，需要考虑可行性，即评估结果对应的风电承载力不能超出电网中燃气发电机组、燃气压缩机以及风力发电机并网的运行特性，因此，在所述目标线性规划模型中，除了所述燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束、所述燃气发电容量和风电容量协同灵活性约束之外，还包括了所述燃气发电机组运行特性约束、所述燃气压缩机运行特性约束和所述风力发电机并网运行特性约束。
23.具体地，考虑所有燃气发电机的启停状态，所述目标电网系统中所述燃气发电机组运行特性约束为：（7）
（8）（9）（10）（11）（12）其中，和分别燃气发电机的有功和无功功率，和分别为和的上限，为燃气发电机的额定容量，为的下限；为的下限；和分别为所述目标电网系统母线i连接的燃气发电机输出功率因数上下限，为所述目标电网系统中母线i连接的燃气发电机的集合。
24.式（7）是燃气发电机的有功输出约束，式（8）表示燃气发电机的无功输出约束，式（9）表示燃气发电机有功和无功输出功率之间的关系，限定输出的功率因数以保证燃气发电机的安全稳定运行。
25.所述风力发电机并网运行特性约束为：（13）（14）（15）（16）其中，和分别为所述目标电网系统母线i所连接风力发电机的有功功率的下限和上限，为所述目标电网系统母线i连接的风力发电机额定出力时的无功功率，和为所述目标电网系统母线i所连接风力发电机的无功功率的上下限，和通常设为0，微电网母线i所连接风电的功率因数范围是（容性）~（感性）。
26.式（13）和式（14）分别表示风力发电机的有功和无功输出约束，由于风力大电机具有一定的无功调节能力，调节范围可用功率因数表示为（容性）~（感性），式（15）和式（16）表示风力发电机的无功调节性能。
27.对于所述燃气压缩机运行特征约束，包括原动机功率约束与稳定运行区约束，其中，燃气压缩机原动机功率约束可表示为：（17）（18）式（17）表示燃气压缩机原动机输送天然气时的有功功率消耗，式（18）表示燃气压
缩机受原动机额定功率的限制。
28.实际上的燃气压缩机稳定运行区是由四条非线性曲线（涌流限制曲线、原动机最大/最小转速限制曲线和最大燃气流速曲线）围成的多边形区域，稳定运行区内每一个运行点都是稳定运行点，超出稳定运行区，燃气压缩机很容易出现不稳定现象，如喘振现象等。非线性模型具有诸多缺点，如很难求出最优解、求解速度慢，因此，在本实施例中，对压缩机稳定运行区进行线性化化简，使用非线性区域的内切四边形替代原有非线性区域，则燃气压缩机的稳定运行区的非线性约束可以表示成线性约束，并具有足够的计算精度。本实施例提供的方法中，燃气压缩机稳定运行区约束可以表示为：（19）（20）式（19）表示线性化稳定运行区的四条边界，式（20）表示燃气压缩机的压缩比。
29.对式（17）和（20）进行改写，得到：（21）（22）（23）综合式（17）到式（23），得到所述目标电网系统中所述燃气压缩机运行特性约束为：（24）（25）（26）（27）（28）（29）其中，为燃气压缩机的集合，为燃气压缩机的第k条边界的线性函数，、和为线性化参数，为燃气压缩机的压缩比，和分别为其上下限，和为燃气压缩机的进出口压力，，，为中间变量，、、和为燃气压缩机的有功需求、流量、多变因子和机械效率，为燃气压缩机原动机的额定功率。
30.为了进一步考虑海上孤岛微电网系统中的电气耦合关系，提升低碳运行调度结果的准确性，在本实施例中，所述目标线性规划模型的约束还包括电力网络潮流运行约束和气网网络运行约束，所述方法还包括：
根据所述目标电网系统中各个母线的电力参数，构建所述电力网络潮流运行约束；根据所述目标电网系统中各个天然气管道的运行参数，构建所述气网网络运行约束。
31.具体地，一个适用于海上孤岛油气田微电网的线性潮流模型要能充分满足微电网中海缆充电功率高、无功交互大的特点，以母线i和j之间的电力支路为例，所述电力网络潮流运行约束为：（30）（31）（32）（33）（34）（35）（36）（37）（38）（39）（40）其中，表示电力支路集合，，和表示支路l中母线i到j流向的有功功率和无功功率，和表示支路l中母线j到i流向的有功功率和无功功率，和表示支路的电阻和感抗，和表示母线i和j的电压幅值的平方，表示母线i的电压幅值，和分别为的最大值和最小值，表示支路电流幅值的平方，表示支路等效充电电容，和分别表示母线i和母线j连接的等效充电无功功率，是电力支路的额定容量，表示母线i的负荷集合，表示与母线i连接的支路的集合，和分别为燃气发电机的有功和无功功率，为所述目标电网系统母线i连接的风力发电机额定出力时的无功功率，表示母线i连接的负荷的有功功率，表示母线i连接的负荷的无功功率。式（39）表示电力网络的有功潮流约束，式（40）表示电力网络的无功潮流约束。
32.在本实施例中，采用weymouth方程建立天然气管道模型，并据此建立所述气网网格约束，具体为：（41）
（42）（43）（44）（45）（46）（47）（48）（49）式中，、、和为辅助变量，为天然气管道weymouth方程的系数，为中间变量，表示天然气管道集合，为管道的气流速率，和表示的最大和最小值，和分别为管道节点m和n的气压，且和，和表示的最大和最小值，和表示的最大和最小值，为管道节点集合，为管道节点m处连接的燃气发电机集合，为管道节点m处连接的管道集合，为管道节点m处连接的气负荷集合，为管道节点m处连接的气源集合，为燃气发电机消耗的气流速率；为气负荷需求的气流速率；为气源供应的气流速率。
33.正如前文所说明的，由于非线性模型具有很难求出最优解，求解速度慢等诸多缺点，因此在本实施例中，对所有的约束中的非线性项进行线性化处理，即所述构建目标线性规划模型，包括：采用单变量分段线性化函数将各个约束中的非线性化项进行线性化处理，得到所述目标线性规划模型。
34.具体地，假设，一个定义在区间的分段线性化函数表示为，将区间分为个分段，对应的分点满足，则对应的函数表示为，。具体表示如下（50）（51）（52）（53）式中，和为辅助变量。
35.这样，所述目标线性规划模型可以表示为：
（54）所述目标线性规划模型为混合整形线性规划模型，可通过通用商用线性规划求解器求解，例如可采用matlab r2020a与cplex12.9.0进行求解。求解得到的目标函数值为使得所述目标电网系统的碳排放最低的各个燃气发电机的目标功率，基于该求解结果，可以对各个燃气发电机进行调度，使得各个燃气发电机的功率达到对应的所述目标功率，即将各个燃气发电机的功率设置为所述目标功率。
36.不难看出，本实施例提供的方法，针对风电的不确定性和波动性，基于海上风电超短期发电预测技术和实时安全经济调度，考虑燃气发电机爬坡与风电爬坡协同、燃气发电机容量与风电容量协同，提出了面向海上风电消纳的海上油气平台电-气综合能源系统爬坡灵活性和功率灵活性指标。进一步结合灵活性指标，建立了考虑风电机组并网运行特性、燃气发电机运行特性和燃气压缩机运行特性的海上油气平台电-气综合能源系统低碳经济调度线性优化模型，得到海上风电消纳容量，实现了面向海上风电消纳的海上油气平台电-气综合能源系统灵活安全运行。应用本方法可以解决如下问题：本实施例提供的方法能够科学评估海上油气平台电-气综合能源系统灵活性，并能保证海上风电并网的海上油气平台电-气综合能源系统的灵活安全运行；本实施例提供的方法能够针对具体应用算例，辨析影响海上风电并网的海上油气平台电-气综合能源系统低碳灵活运行的关键因素；本实施例提供的方法能够帮助运营商在现有基础设施基础上确定合适的投资方案，进一步提升海上油气平台电-气综合能源系统低碳灵活性运行能力。
37.为了验证本实施例提供的方法的有效性，设置两个应用示例，示例1的系统结构如图3所示，示例2的系统结构如图4所示，二者的显著区别在于海上油气平台1和2上的燃气发电机的燃料气供应模式的差异。在示例1中，海上油气平台1和2上的燃气发电机的燃料气供应采用管道专供模式；在示例2中，海上油气平台1和2上的燃气发电机的燃料气取自天然气输送管网的一个节点。这两种示例的设置主要考虑当前以及未来海上油气田常出现的两种实际情况。随着海上油气田滚动开发的进行，部分海上油气平台存在伴生气短缺的状况，这时候需要从其他平台通过管道输送伴生气或天然气作为燃气发电机的燃料气，对应于示例1。另外一种，海上油气平台作为天然气输送的一个节点，平台上燃气发电机的燃料气自然可以很便利地从天然气输送管网获取，对应于示例2。
38.下面对示例1和示例2的具体设置和验证结果进行说明。
39.（1）示例1图3中，孤岛微电网系统包含四台4.5mw燃气发电机（g1~g4），燃料气可以是天然气、伴生气或者是二者的混合物。系统总负荷是5.82mw，无功功率需求约3.5mvar，不包含两台燃气压缩机。因为燃气压缩机是微电网和气网的耦合元件，功率需求随着海上风电的输出变化引起的气流波动而变化。为对系统进行无功补偿，平台4上安装了一台静止无功发生器（svg）。平台1和2上的燃气发电机的燃料气取自气网的节点1和7。
40.气网系统包含两台燃气压缩机（c1~c2）、两个气源（s1~s2）。燃气压缩机分别连接
在微电网的母线2和3上。s1是天然气气源，主要满足天然气厂的需要；s2是伴生气气源，主要满足燃气发电机的燃料气供应。当伴生气不充足时，燃气发电机消耗天然气。
41.（2）示例2示例2与示例1的主要区别是气源的类型。示例2中，所有气源均是天然气，在平台1和2上汇集，通过压缩机c1共同输送出去。s2天然气的供应速率是恒定的，s1负责天然气缺额的供应，并用来调节气负荷波动。
42.假设发电机g1和g2运行，风电连接在母线1上，示例1和2的燃气发电机发电量如图5所示，海上风电消纳容量如图6所示。由图5可见，当风机的最小功率因数限制小于0.94时，示例2的燃气发电机出力比实施例1的燃气发电机出力小，也即是示例2的碳排放量比示例1的碳排放量小。如图6所示，对应于海上风电消纳量则是示例2的海上风电消纳量比示例1高。反之，当风机的最小功率因数大于0.94时，示例2的燃气发电机出力比实施例1高，碳排放也高。对应于海上风电消纳量示例2比示例1小。同时，由图7可以看出，示例1主要受到燃气发电机压缩机运行区约束。而示例2主要受到发电机爬坡率不足的约束。
43.从应用示例可以看出，本发明可以对海上油气田平台微电网运行中的燃气发电机最低碳排放量进行评估，并且通过对改变不同因素通过模型评估得到的燃气发电机功率进行比较，可以辨析影响碳排放的关键因素，为建设者和运营商提供有效参考。
44.综上所述，本实施例提供一种面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法，针对风电的不确定性和波动性，构建了目标线性规划模型，模型的目标函数结果为电网系统的最低燃气发电机功率综合，模型的约束中包括燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束、燃气发电容量和风电容量协同灵活性约束、燃气发电机组运行特性约束、燃气压缩机运行特性约束和风力发电机并网运行特性约束，其中，燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束是根据调度周期内的风电最大向上和向下爬坡需求、燃气发电机的爬坡能力构建的，这样可以保证最终计算得到的风电承载力能够满足在调度周期内解决风电爬坡对电网系统灵活安全运行的影响，而燃气发电和风电的容量灵活性约束是根据电网系统中的燃气发电机的额定功率建立的，可以保证最终计算得到的风电承载力能够使得电网系统中的燃气发电机有一定的调节充裕度，而燃气压缩机运行特性约束、燃气发电机运行特性约束、风力发电机并网运行特性约束可以保证计算得到的风电承载力能够满足风电机组、燃气发电机和燃气压缩机的运行特征，本发明提供的调度方法能够有效应对风电不确定性和波动性，在海上油气田电网系统运行过程中对系统中的燃气发电机的功率进行调度，降低海上油气田能源系统的碳排放。
45.应该理解的是，虽然本发明说明书附图中给出的的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
46.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机
可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink） dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
47.实施例二基于上述实施例，本发明还相应提供了一种面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度系统，如图8所示，所述系统包括：第一约束模块，所述第一约束模块用于根据预设的调度周期确定目标电网系统风电引起的最大向上爬坡灵活性需求和最大向下爬坡灵活性需求，根据所述目标电网系统中开启的燃气发电机的向上爬坡能力、向下爬坡能力以及所述最大向上爬坡灵活性需求、所述最大向下爬坡灵活性需求建立燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束，具体如实施例一中所述；第二约束模块，所述第二约束模块用于根据所述目标电网系统中各个母线连接的开启的燃气发电机的额定容量建立燃气发电容量和风电容量协同灵活性约束，具体如实施例一中所述；第三约束模块，所述第三约束模块用于根据所述目标电网系统中各个母线连接的开启的燃气发电机组的输出功率因数建立燃气发电机组运行特性约束，根据所述目标电网系统中各个开启的燃气压缩机的运行参数建立燃气压缩机运行特性约束，具体如实施例一中所述；第四约束模块，所述第四约束模块用于根据所述目标电网系统中各个母线连接的风力发电机的功率因数建立风力发电机并网运行特性约束，具体如实施例一中所述；模型构建模块，所述模型构建模块用于构建目标线性规划模型，所述目标线性规划模型的约束包括所述燃气发电和风电协同爬坡灵活性约束、所述燃气发电容量和风电容量协同灵活性约束、所述燃气发电机组运行特性约束、所述燃气压缩机运行特性约束和所述风力发电机并网运行特性约束，所述目标线性规划模型的目标函数为：，其中，为所述目标电网系统中母线i连接的开启的燃气发电机的有功功率，为所述目标电网中母线的集合；为所述目标电网中母线i连接的开启的燃气发电机的集合，具体如实施例一中所述；模型求解模块，所述模型求解模块用于求解所述目标线性规划模型，得到所述目标电网系统中开启的燃气发电机的目标功率，根据所述目标功率进行调度，具体如实施例一中所述。
48.实施例三基于上述实施例，本发明还相应提供了一种终端，如图9所示，所述终端包括处理
器10以及存储器20。图9仅示出了终端的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
49.所述存储器20在一些实施例中可以是所述终端的内部存储单元，例如终端的硬盘或内存。所述存储器20在另一些实施例中也可以是所述终端的外部存储设备，例如所述终端上配备的插接式硬盘，智能存储卡（smart media card, smc），安全数字（secure digital, sd）卡，闪存卡（flash card）等。进一步地，所述存储器20还可以既包括所述终端的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器20用于存储安装于所述终端的应用软件及各类数据。所述存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器20上存储有低碳运行调度程序30，该低碳运行调度程序30可被处理器10所执行，从而实现本技术中面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法。
50.所述处理器10在一些实施例中可以是一中央处理器（central processing unit, cpu），微处理器或其他芯片，用于运行所述存储器20中存储的程序代码或处理数据，例如执行所述面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法等。
51.实施例四本发明还提供一种存储介质，其中，该存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的面向风电消纳的海上油气平台能源系统低碳运行调度方法的步骤。
52.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。