[发明专利]一种基于蒙特卡罗法的多能互补系统供能可靠性评估方法

说明书

本发明涉及一种基于蒙特卡罗法的多能互补系统供能可靠性评估方法，目的在于求解不同区域多能互补系统的供能可靠性，从而优化多能互补系统的网架结构及设备布局。本发明利用蒙特卡洛法计算多能互补系统的供能可靠性，多能互补系统包括能量源、能量传输设备、能量传输方式转换设备和能量接收设备，蒙特卡洛法是根据统计学中的概率论对多能互补系统中各个元件的当前状态进行随机抽样，并将所有元件的抽样状态进行重新组合，再判断每个状态下多能互补系统是否符合供能运行条件，最后得到可靠性指标；评估方法以多能互补网络中各元件的原始可靠性参数为基础，根据随机模拟可能出现的各种状态和大量的模拟实验结果计算出多能互补系统的可靠性指标。

技术领域

本发明涉及多能互补系统供能可靠性评估领域，尤其是涉及一种基于蒙特卡罗法的多能互补系统供能可靠性评估方法，能够有效评估多能互补系统的供能可靠性。

背景技术

21世纪以来，发达国家纷纷研究和开发新一代分布式能源系统即多能互补综合能源系统(以下简称多能互补系统)，力图将能源利用水平和环保标准提高到一个新的层次，作为第三次工业革命的重要支撑技术。多能互补系统的核心是分布式能源及围绕其开展的区域能源供应，是一种将太阳能、风能、地热能、燃气乃至生物质能整合在一起的形式。多能互补系统一方面通过实现多能源协同优化和互补提高可再生能源的利用率；另一方面通过实现能源梯级利用，提高能源的综合利用水平。多能互补系统是传统分布式能源应用的拓展，是一体化整合理念在能源系统工程领域的具象化，使得分布式能源的应用由点扩展到面，由局部走向系统。具体而言，多能互补分布式能源系统是指可包容多种能源资源输入，并具有多种产出功能和输运形式的区域能源互联网系统。它不是多种能源的简单叠加，而要在系统高度上按照不同能源品味的高低进行综合互补利用，并统筹安排好各种能量之间的配合关系与转换使用，以取得最合理能源利用效果与效益。然而，由于多能互补系统是一种有较多变量，特性复杂、随机性强，多时间尺度的非线性系统，其供能的可靠性评估较为复杂。

蒙特卡罗模拟法(Monte Carlo Simulation—MCS)是利用统计学方法得到可靠性指标的一种计算机模拟法，是以统计学中的概率论原理为根据对每个元件处于当前状态的持续时间进行随机抽样，并将所有元件的抽样状态进行重新组合，在判断每个状态下系统是否符合供能运行条件，最后得到可靠性指标，如申请号为201710816212.0的中国专利。蒙特卡罗模拟法以多能互补网络中各元件的原始可靠性参数为基础，根据随机模拟可能出现的各种状态和大量的模拟实验结果计算出系统可靠性指标。此种方法不计系统规模和模型维数，因此算法和程序结构一般比较简单，收敛速度相对较快，还可以得到可靠性指标的概率分布形式。但是模拟法的缺点是需要进行大规模的随机模拟抽样，计算时间相对解析法来说长很多。

综上所述，多能互补系统是一个多输入多输出的复杂的、随机性强的非线性系统，而蒙特卡罗法可适用于多维数、随机性强的复杂系统的可靠性指标计算，因此将蒙特卡罗法应用于多能互补系统可靠性指标计算，是切实可行的。

发明内容

本发明的目的在于求解不同区域多能互补系统的供能可靠性，从而优化多能互补系统的网架结构及设备布局，为新的多能互补系统设计建设和改造已建多能互补系统提供参考依据。多能互补系统供能可靠性评估将会成为多能源互补网络规划和运行的一项常规性工作。