[发明专利]基于最大熵原理的电-气综合能源系统概率能流计算方法

说明书

本发明公开了一种基于最大熵原理的电‑气综合能源系统概率能流计算方法，包括：求解电力‑天然气综合能源系统的稳态能量流，获得基准运行点对应的节点电压、支路功率、天然气系统节点压力和管道流量，计算电力系统的基准灵敏度矩阵和天然气系统的基准灵敏度矩阵；将各阶中心矩转化为各阶半不变量，同时考虑电力‑天然气之间的耦合关系；根据所得到的半不变量与灵敏度矩阵的乘积转化为电力系统节点电压、支路功率、天然气系统节点压力、以及管道流量扰动部分的半不变量，再转化为最终的各阶中心矩；根据最终的各阶中心矩、以及最大熵模型，求得电力‑天然气综合能源系统的概率能量流结果。本发明可有效求解电力‑天然气综合能源系统的概率能量流。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种基于最大熵原理的电-气综合能源系统概率能流计算方法。

背景技术

近年来，天然气发电凭借其良好的经济性、快速调节能力和较低的污染排放特性，在电力系统中占比不断提高。燃气机组的装机数量快速增加，加深了电力系统与天然气系统之间的耦合度，有必要从电力-天然气综合能源系统的角度开展其运行状态、安全性与经济性的研究。

目前，国内外已对电力-天然气互联综合能源系统开展了相关研究工作，但主要集中在利用其互补特性进行协调优化运行以提高能效和可再生能源消纳能力等方面，从确定性优化角度开展研究，并未考虑综合能源系统的不确定性因素对能量流分析与评估的影响。

电力-天然气综合能源系统中存在大量的不确定性因素，包括：不同能源负荷随机波动和风电等可再生能源出力的不确定性等，能源网络间紧密耦合，需要考虑不确定性因素对电力-天然气综合能源系统运行安全性的影响。然而，综合能源系统不确定性因素的影响不仅体现在优化运行中，还体现在对综合能源系统能量流计算的影响。

当电力系统或天然气系统出现功率或流量的随机波动时，会导致能量流发生改变，使得系统运行状态发生相应的改变，如节点电压或压力波动、支路潮流或管道流量变化等。而在传统电力系统分析中，概率潮流是处理不确定性的有效手段，故有必要从概率能量流角度对电力-天然气综合能源系统进行分析。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

蒙特卡洛法计算耗时较长，而Gram–Charlier(GC)级数法可能会出现概率密度函数为负的情形，导致计算结果准确性降低，如何更加准确快速地计算电力-天然气综合能源系统概率能量流仍是当前的研究重点。

发明内容

本发明提供了一种基于最大熵原理的电-气综合能源系统概率能流计算方法，本发明可有效求解电力-天然气综合能源系统的概率能量流，可克服蒙特卡洛法计算耗时长和Gram–Charlier级数法所得概率密度可能出现负值的难题，详见下文描述：

基于最大熵原理的电-气综合能源系统概率能流计算方法，所述方法包括以下步骤：

1)求解电力-天然气综合能源系统的稳态能量流，获得基准运行点对应的节点电压、支路功率、天然气系统节点压力和管道流量，计算电力系统的基准灵敏度矩阵和天然气系统的基准灵敏度矩阵；

2)将各阶中心矩转化为各阶半不变量，同时考虑电力-天然气之间的耦合关系；

3)根据所得到的半不变量与灵敏度矩阵的乘积转化为电力系统节点电压、支路功率、天然气系统节点压力、以及管道流量扰动部分的半不变量，再转化为最终的各阶中心矩；

4)根据最终的各阶中心矩、以及最大熵模型，求得电力-天然气综合能源系统的概率能量流结果。

其中，所述电力-天然气之间的耦合关系具体为：

若燃气机组跟踪电功率变化，则计算燃气机组功率变化量对应的天然气负荷变化量的各阶半不变量，并传送到天然气系统概率能量流计算中；