[发明专利]一种基于故障耦合传播过程中的多能流负荷裕度求解方法

说明书

本发明介绍了一种基于故障耦合传播过程中的多能流负荷裕度求解方法，涉及综合能源系统安全分析领域，包括以下步骤：准备多能流系统的原始数据；通过多能流负荷裕度分析，得到多能流负荷安全域；基于多能流负荷安全域及其边界特征，获取当前运行点到相应安全域边界的距离，得到稳态情况下负荷裕度，得到能量枢纽的负荷裕度。本发明适应于能源互联发展趋势，提出了面向多能流系统的静态安全方法，可以提高多能流系统运行的安全稳定性。

技术领域

本发明涉及一种基于故障耦合传播过程中的多能流负荷裕度求解方法，属于综合能源系统安全分析领域。

背景技术

能源互联网是互联网和能源深度融合的产物，是当前能源领域的研究热点和前沿，也是未来能源系统的重要形态。2008年FREEDM研究中心在美国国家科学基金资助下研究能源互联网，同年德国E-Energy开展6个示范项目实践能源互联网。2011年里夫金著作《第三次工业革命》把能源互联网作为第三次工业革命的重要组成。2012年以来，国内也开展了相关讨论和研究。在能源革命、电力体制改革、互联网+等国家战略驱动下，能源互联网已经在学术界和产业界引起了大量关注。

近年来，随着综合能源系统互联规模不断扩大、高渗透率可再生能源大规模并网、异质能流相互耦合、电力电子设备广泛应用，在增强综合能源系统输送能力、提高综合能源系统运行灵活性和经济效性的同时，也带来功率注入波动性、潮流分布随机性等问题，加剧了综合能源系统运行风险，对系统能流稳定性带来难以预估的隐患。

负荷裕度作为度量综合能源系统能流稳定水平的性能指标，反应了系统承受负荷及故障扰动时，维持能流稳定的能力。影响负荷裕度计算精度和效率的不确定因素越来越多。如何在能源互联网和可再生能源大规模并网背景下，实现综合能源系统负荷裕度的快速、准确计算，对多能源耦合系统静态稳定在线评估具有重要意义。

迄今为止，不同的研究人员从不同的角度提出了多种负荷裕度指标，总体上分成两类:裕度指标和状态指标。裕度指标线性好、物理意义明确，但涉及到临界点的求取，计算量较大，其计算方法有直接法和连续潮流法两种。为减少裕度指标的计算量，许多文献提出了各种不同的计算静态电压稳定裕度的实用方法。状态指标包括各类灵敏度指标、特征值和奇异值指标等，裕度指标主要是负荷裕度。尽管提出了许多能流稳定指标，但其在线应用依然存在计算速度和效率上不理想的缺点，并且尽管已经提出许多用于负荷裕度计算的方法，但仍存在着计算复杂等缺点。

如何快速、准确地计算综合能源系统的负荷裕度，实现静态能流稳定性的快速评估仍是研究重点。

发明内容

针对技术缺陷，本发明为快速、准确地计算综合能源系统的负荷裕度，实现综合能源系统静态稳定的快速评估，以计算综合能源系统负荷裕度的直接法为基础，提出基于故障耦合传播过程中的多能流负荷裕度求解方法，以提升求解系统负荷裕度的计算速率。

本发明采用如下技术方案：一种基于故障耦合传播过程中的多能流负荷裕度求解方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：准备综合能源系统的原始数据，包括电力系统、天然气系统和热力系统的各节点、支路原始数据，通过能流状态估计设备或在线能量潮流计算分析，获取综合能源系统的当前运行状态；

步骤2：计算分析综合能源系统节点、支路、耦合传播路径及能量枢纽的相关静态能流稳定指标，这些静态能流稳定指标包括：天然气气压、流量的相关风险指标；热力系统温度、流量的相关风险指标；能量枢纽的气压、温度、电压等的相关风险指标；

步骤3：通过步骤2计算分析确定综合能源系统的关键支路、关键节点、关键耦合传播路径、及关键能量枢纽；

步骤4：形成扩展潮流方程，计算得到综合能源系统中的负荷裕度；

步骤5：通过多能流负荷裕度分析，得到多能流负荷安全域；