[发明专利]一种考虑多重不确定性的天然气概率-模糊能流分析方法

说明书

本发明公开了一种考虑多重不确定性的天然气概率‑模糊能流分析方法，主要包括以下步骤：1)建立天然气系统模型。2)建立所述非平衡节点负荷的概率模型。3)利用拉丁超立方法对所述非平衡节点负荷的概率模型抽样，从而得到N×NL维负荷概率样本矩阵。4)建立管道综合参数的模糊模型。5)利用α‑截集法对所述管道综合参数的模糊模型进行抽样。6)利用牛顿法计算所述天然气系统中的管道能流和管道非平衡节点承受压力。7)计算得到输出变量的可能性测度Pos和必然性测度Nec，从而得到输出变量的信任度函数Bel和似真度函数Pl。本发明结合概率和模糊两类不确定因素的影响，可以有效、准确的计算出天然气系统输出变量的变化范围。

技术领域

本发明涉及天然气系统稳态能流计算技术领域，具体是一种考虑多重不确定性的天然气概率-模糊能流分析方法。

背景技术

能流计算作为求解天然气状态分布的基本计算，是天然气运行和规划的基础。而在实际系统中，往往存在诸多不确定性，如负荷波动、温度变化等。它们的变化通常会对系统运行造成不可忽视的影响。因此，有必要展开天然气系统不确定能流的相关研究。

现有关于不确定性能流研究主要为仅考虑以负荷为代表的系统注入能量不确定性，并评估其对于系统能流分布的影响，未考虑系统的参数不确定性。事实上，管道综合参数与环境温度、气质等多方面因素有关，当其大小随外界环境变化时，会改变天然气的能流分布，甚至影响系统的安全运行，因此也应被视为变量进行分析。

在对上述因素建模时，应充分考虑其分布特性，建立相应的不确定模型。对于负荷这类不确定因素，由于其统计数据多且随机分布明确，具有概率特性，可采用正态分布刻画其不确定性；而对于管道综合参数，由于缺乏充分的历史数据，且其分布范围和特性并不明显，具有显著的模糊特性，因而更适合采用隶属度函数表示。因此，对于负荷和管道综合参数，应分别建立其相应的概率模型和模糊模型。

综上所述，为充分研究天然气系统各类不确定因素的影响，对于负荷和管道综合参数两类不确定模型，应结合其分布特点，建立相应的概率模型和模糊模型，而现有研究没有同时考虑两类不确定因素对天然气系统能流的影响。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种考虑多重不确定性的天然气概率-模糊能流分析方法，主要包括以下步骤：

1)建立天然气系统模型。

进一步，所述天然气系统模型中主要包括一个平衡节点、N个非 平衡节点和M个管道。φN表示所述N个非平衡节点所在的集合。φM表示所述M个管道所在的集合。

所述天然气系统模型的输入为网络结构参数。所述网络结构参数主要包括气源参数、输气管道参数、气负荷、平衡节点承受的压力初值和节点负荷相关系数矩阵。

所述天然气系统模型的输出变量主要包括所有非平衡节点承受的压力和管道天然气流量。

2)建立所述非平衡节点负荷的概率模型。所述非平衡节点的负荷服从正态分布。所述非平衡节点负荷的概率函数如下所示：

式中，X为非平衡节点负荷的数值。μ_X为非平衡节点负荷的均值。σ_X为非平衡节点负荷的标准差。

3)利用拉丁超立方法对所述非平衡节点负荷的概率模型抽样，从而得到N×NL维负荷概率样本矩阵X'。

式中，矩阵X'的行下标为所述非平衡节点负荷对应的节点编号。矩阵X'的列下标为所述非平衡节点负荷概率的样本序列。

进一步，得到所述负荷概率样本矩阵X'的主要步骤如下：