[发明专利]一种基于暂态能量函数的能量枢纽故障穿越能力求解方法

说明书

本发明公开一种基于暂态能量函数的能量枢纽故障穿越能力求解方法，包括以下步骤：首先通过分析多能流系统中能量枢纽对不同能流故障的响应特性；再以能量枢纽响应特性为基础，得出表征不同能流故障的暂态能量函数；最后利用暂态能量函数求出相应能流系统能保持稳定的最大能量值，选取其中的最小者，即可得出能量枢纽的故障穿越能力。本发明是从故障能量的角度求解能量枢纽故障穿越能力，而无需从时域角度分析，克服了多能流系统的多时间尺度特性给研究能量枢纽故障穿越能力带来的困难，能为研究多能流系统连锁故障提供重要指导。

技术领域

本发明是一种能量枢纽故障穿越能力求解方法，具体涉及一种基于暂态能量函数的能量枢纽故障穿越能力求解方法，属于综合能源系统安全稳定经济运行领域。

背景技术

综合能源系统是由天然气、电力以及供热/冷系统组成的能源供应系统，其通过多能互补与能源梯级利用有效提高了能源的综合利用率，是应对当今世界日益严重的化石能源危机与环境污染问题的有效方法之一。能量枢纽是综合能源系统中各个子系统的联结部件，也是单一子系统故障传播至其他子系统的关键环节，常见的有燃气轮机。能量枢纽故障穿越能力是指综合能源系统在发生故障时能量枢纽不脱离综合能源系统而继续保持运行的能力，它的确定能为综合能源系统连锁故障的应对提供重要指导，是实现综合能源系统安全稳定经济运行的关键性因素之一。

能量枢纽能否保持故障穿越取决于故障严重程度及故障持续时间双重因素。综合能源系统中的电力系统属于快时间尺度系统，其能量传输速度可达光速，因此对于故障响应与调节的速度一般以秒来计量；而天然气、供热/冷系统是典型的慢时间尺度系统，两者惯性大，对于故障响应与调节的速度则必须以分钟甚至以小时来计量。由于综合能源系统的多时间尺度特性，使得从时域角度分析研究综合能源系统中能量枢纽的故障穿越能力变得十分困难，而暂态能量函数是从故障所产生的能量变化角度分析故障的严重程度，可克服综合能源系统的多时间尺度特性所带来的困难。

基于上述背景技术，本发明创造性的提出应用暂态能量函数来研究能量枢纽的故障穿越能力。

发明内容

本发明“一种基于暂态能量函数的能量枢纽故障穿越能力求解方法”从故障所产生能量的角度研究综合能源系统能量枢纽的故障穿越能力，其主要步骤为：

步骤1：得出综合能源系统中能量枢纽对不同能流故障的响应激励特性；

步骤2：得出表征不同能流的故障的暂态能量函数；

步骤3：得出能量枢纽的故障穿越能力。

附图说明

图1为综合能源系统示意图

具体实施方式

本发明的具体步骤如下：

步骤1：得出综合能源系统中能量枢纽对不同能流故障的响应激励特性

综合能源系统中的能量枢纽是不同形式能源的转换点，其可将天然气转化为机械能与热能，因此在本发明以能量守恒为基础，研究能量枢纽对于不同能流故障的响应特性。

其中能量枢纽的能量守恒表达式为式(1)：

P_gasη₁＝P_T/η₂+P_th/η₃ (1)

其中P_gas、P_T、P_th分别是天然气系统注入能量枢纽天然气的等值功率、能量枢纽为发电机提供的机械功率、供热/冷系统的加热功率，η₁、η₂、η₃分别是天然气在能量枢纽中燃烧效率、能量枢纽的机械能转化效率、能量枢纽余热利用效率。

(1)能量枢纽对天然气能流故障的响应特性