[发明专利]一种基于概率潮流的电气互联综合能源系统优化运行分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种综合能源系统，具体涉及一种电气互联综合能源系统优化运行分析方法。

背景技术

随着工业发展和居民生活水平的不断提高，能源消耗日益增大，同时环境问题日益突出，世界各国在这种双重压力下将注意力投向综合能源系统(IES)。欧洲是最早提出IES概念的地区，欧盟第5框架(EP5)、第6框架(EP6)和第7框架(EP7)将多种能源的协同优化的研究置于重要地位。2001年美国能源部提出了针对IES的发展计划，2009年美国总统奥巴马将智能电网列入美国国家战略。同年，加拿大内阁能源委员会颁布的指导意见指出构建覆盖全国的区域综合能源系统及多个相关重大课题。日本是亚洲最早开展IES研究的国家，其政府拟构建覆盖全国的IES以实现温室气体减排目标。在我国，近几年能源互联网的研究得到了快速发展，能源互联网为多领域，多学科，多维度的交融与革新提供了一个新平台。

IES作为能源互联网的重要物理载体，是多能互济、能源阶梯级利用等理念实现应用的关键，是确保人类社会用能安全和长治久安的必由之路。电力网络、天然气网络作为IES中的主要能源网络，两者之间的耦合与优化运行值得学术界关注。确定性的IES优化运行有足够的研究，但少有考虑基于概率潮流下的IES的优化运行问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不同，提供了一种基于概率潮流的电气互联综合能源系统优化运行分析方法，为电力调度人员提供决策支撑。

技术方案：本发明提供了一种基于概率潮流的电气互联综合能源系统优化运行分析方法，包括以下步骤：

(1)电力系统EPS模型的稳态建模；

(2)天然气系统NGS模型的稳态建模；

(3)EPS模型与NGS模型之间的耦合；

(4)联供系统的运行模式分析，包括热定点FTL模式、电定热FEL模式和混合运行FHL模式；

(5)对形成的综合能源系统IES进行不确定因素分析，包括负荷、风电场出力和光伏电厂出力的随机性；

(6)根据IES每个随机变量的分布状况通过点估计法构造采样点，针对采样点的数据利用遗传算法进行IES确定性潮流计算，求解出IES各运行模式下发电成本的最小值，从而得到发电成本的统计量；

(7)输出系统各运行模式下发电成本概率分布曲线图。

具体的，步骤(1)对于N个节点EPS模型中节点i注入功率以极坐标形式表示为：

式中，P_i、Q_i分别为节点i给定的有功功率和无功功率，V_i、V_j分别为节点i和节点j的电压大小，G_ij、B_ij分别为节点导纳矩阵第i行第j列元素的实部和虚部，δ_ij为节点i和节点j的电压相角差。

步骤(2)对于NGS模型中输气管道k其两端节点分别为m和n，则其流量方程为：

其中：

式中，f_kmn为管道k的流量，S_mn为管道流量方向，T₀为标准温度，π₀为标准压力，π_m、π_n分别为节点m和n的压力值，D_k为管道k的内径，F_k为管道摩擦因子，G为气体相对密度，L_k为管道k的长度，T_ka为管道k的平均温度，Z_a为管道k的平均压缩因子；

对于高压气网完全湍流用下式近似表示：

其中：

式中，ε为管道效率因子；

天然气的流量在传输过程中由于存在摩擦会消耗压力导致能量的流失，因此配置加压站来弥补压力损耗，所述加压站采用燃气轮机消耗从天然气网络中汲取的燃料驱动加压站运行，其消耗的天然气的流量为：

其中：

式中，α_Tk、β_Tk、γ_Tk为消耗天然气流量转换系数，H_com，k为驱动加压站消耗的功率，B_k为与压缩机温度、效率有关的系数，F_com，k为流过加压站的流量，Z_k为气体压缩因子；