[发明专利]一种计及天然气网络影响的配电网运行可靠性评估方法

说明书

本发明提供一种计及天然气网络影响的配电网运行可靠性评估方法，计及天然气系统与电力系统不同的运行时间尺度，针对天然气系统不同元件的故障类型，建立天然气动态潮流模型，采用差分法计算天然气潮流分布，从而得到燃气轮机天然气短期供应量，用燃气轮机短期运行充裕性来反映天然气网络对于电力系统的影响，并采用branch flow计算配电网最优潮流，最后在计算配电系统切负荷指标的同时计算电压越限、潮流越限等指标，以反映天然气故障引发的动态潮流变化对电力系统短期运行可靠性评估的影响。

技术领域

本发明属于电力系统可靠性评估领域，尤其涉及一种计及天然气网络影响的配电网运行可靠性评估方法。

背景技术

综合能源系统是打破供电、供气、供冷/热等各种能源供应系统单独规划、单独设计和独立运行的既有模式，对各类能源的分配、转化、存储和消费等环节进行有机协调与优化，充分利用可再生能源的新型区域能源供应系统，是能源互联网的物理载体。在整个多能源互联系统研究体系中，可靠性评估研究是极其重要一环。目前，对电力系统、热力系统、天然气系统等单个系统可靠性的评估虽然已经十分成熟，但是对于多能源互联系统，常常忽略各个系统网络之间的相互影响和联系。另外，现有研究大多忽视了天然气和电力流动的速度并不相同，即天然气系统和电力系统运行属于不同的时间尺度，这样处理在诸多应用场景中是不太符合实际情况的，其结果往往缺乏真实性和精确度。

现有的可靠性评估理论基本建立在概率和数理统计的基础上，对系统进行离线评估分析，并给出相应的可靠性指标。建模和算法中基本不考虑线路潮流、管道气压等系统运行状态对元件短期状态概率的影响，忽略机组的运行方式、负荷的实时变化、网络结构的变化等实时运行条件对系统可靠性的影响。为更好反映系统真实的可靠性水平，基于实时运行状态的运行可靠性评估不可或缺。

发明内容

本发明提供一种计及天然气网络故障和天然气负荷不确定性，考虑天然气动态特性的配电网运行可靠性评估方法。

技术方案：本发明的计及天然气网络影响的配电系统运行可靠性评估方法，包括如下步骤：

1)初始化仿真参数，输入配电网-天然气系统元件参数和负荷等时序数据，设定仿真年限N，收敛判别方差系数β，初始时刻t＝0，所有元件均处于正常运行状态，通过潮流计算确定互联系统运行基态。

2)负荷不确定性场景模拟。电、气负荷预测均存在误差，现有文献中多将负荷预测误差视为服从正态分布，电/气/热负荷的概率密度函数可表示为：

式中，s为系统种类，即电力/天然气/热力系统；为系统s节点i负荷的期望；为系统s节点i负荷的标准差。

3)采用序贯蒙特卡罗仿真算法，对元件运行状态进行抽样。

a)求取每个元件正常运行时间：

T＝-ln(U₁)/λ

其中，U₁为服从[0,1]均匀分布的随机数，λ为元件的故障率；选取T最小的元件为故障元件，令T_TF＝min(T)。

b)求取故障元件的修复时间即系统故障持续时间：

T_TR＝-ln(U₂)/μ

其中，U₂为服从[0,1]均匀分布的随机数，μ为元件的修复率。

4)确定天然气系统元件运行状态后，以切负荷最小为目标函数对天然气网络进行最优潮流计算。对于时刻t时的天然气状态，优化模型的目标函数为：