[发明专利]关联电力–天然气系统在不同故障下的脆弱性评估方法

说明书

本发明公开了一种关联电力–天然气系统在不同故障下的脆弱性评估方法，属于关键基础设施韧性领域。方法包括：在不同的故障情形下，根据期望的计算时间和精确度要求，选择关联电力–天然气系统的运作模型，并基于选择的关联电力–天然气系统的运作模型和故障情形模型建立系统脆弱性评估模型；实时采集关联电力–天然气系统的结构信息数据、耦合信息数据、供给需求数据、系统运行约束条件和系统组件故障数据输入至关联电力–天然气系统的脆弱性评估模型中，得到脆弱性评估结果。本发明通过定量计算，从计算时间和计算精确度两方面对已有模型进行定性比较，根据不同故障情形和不同计算时间/精确度需求，提供了在不同故障情形下都适用的模型选择方法。

技术领域

本发明属于关键基础设施韧性领域，更具体地，涉及一种关联电力–天然气系统在不同故障下的脆弱性评估方法。

背景技术

随着社会的发展和能源消耗的不断增加，化石能源短缺以及环境污染等问题不容忽视。为此，世界各国纷纷提出构建以最大限度开发利用新能源、最大幅度提高能源综合利用效率为使命的新一代能源系统。发展清洁高效的能源系统成为各国政府能源政策的核心战略。在我国，相关学者提出了构建以电网为核心的新一代能源系统——关联电力–天然气系统。该系统是在考虑电力系统和天然气系统之间关联关系的基础上，通过对电力和天然气的产生、传输与分配、转换、存储等环节进行协调与优化，形成的综合系统，旨在克服我国长期存在的各类能源计划单列、条块分割，缺乏有效的能源市场配置等缺陷，实现多元能源结构相互协同生产、供应和规划，进而达到各类能源综合利用、供需互动、高效运行。

相较于传统的电力系统，关联电力–天然气系统是通过将电力系统和天然气系统紧密地关联在一起实现的。天然气作为一种清洁能源，具有储量丰富、高效环保等优点，在世界范围内得到大量开发。随着燃气轮机、热电联产(combined heat and power，CHP)、电转气(P2G)等技术的广泛应用，关联电力–天然气系统中电力系统、天然气系统之间的物理关联愈发紧密。而这种愈发紧密的关联关系使得关联电力–天然气系统在组件故障、蓄意破坏等突发情形下更加脆弱，因此为了保证关联电力–天然气系统的安全性、可靠性以及我国能源的正常供应，对关联电力–天然气系统在突发情形下的脆弱性进行评估，从而提高关联电力–天然气系统的韧性则显得尤其重要。

研究关联电力–天然气系统在突发情形下的脆弱性，需要构建出关联电力–天然气系统的运作模型，其做法是先构建电力系统、天然气系统的运作模型，之后对电力系统和天然气系统的耦合关系建模，得到关联电力–天然气系统的运作模型。目前已构建的电力系统运作模型有电力系统连通度模型(PNC)、电力系统网络流模型(PNF)、电力系统直流潮流模型(DCPF)；已构建的天然气系统运作模型有天然气系统连通度模型(GNC)、天然气系统网络流模型(GNF)、天然气系统系统稳态模型(SGF)。

由于电力系统、天然气系统各自的运作模型种类较多，不同模型对系统描述的精细程度不同，越贴近真实系统的模型往往计算准确度越高，计算量越大。在不同的故障情形下，如何在同时兼顾计算时间和精确度的要求下，选择合适的关联电力–天然气系统的运作模型进行系统的脆弱性评估，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种关联电力–天然气系统在不同故障下的脆弱性评估方法，其目的在于选择合适的关联电力–天然气系统的运作模型进行脆弱性评估，使其同时兼顾计算时间和精确度的要求。

为实现上述目的，本发明提供了一种关联电力–天然气系统在不同故障下的脆弱性评估方法，包括：

S1.在不同的故障情形下，根据期望的计算时间和精确度要求，选择关联电力–天然气系统的运作模型，并基于选择的关联电力–天然气系统的运作模型和故障情形建立关联电力–天然气系统的脆弱性评估模型；所述不同的故障情形包括随机故障、蓄意破坏和考虑防护的蓄意破坏；