[发明专利]双向耦合网络结构的电气热综合能源系统潮流计算方法

权利要求书

1.一种双向耦合网络结构的电气热综合能源系统潮流计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)构建电-气-热双向耦合网络的网络拓扑结构模型；

(2)获取电-气-热双向耦合网络中的网络结构参数和耦合设备参数；

(3)确定电-气-热双向耦合网络中各网络节点的负荷数据；

(4)建立电-气-热双向耦合网络的稳态潮流模型；

(5)基于稳态潮流模型利用牛顿-拉夫逊迭代法进行电-气-热潮流求解；

步骤(4)中建立的稳态潮流模型包括电力网络模型、天然气网络模型、热力网络模型和耦合设备模型；

所述的电力网络模型包括：

极坐标形式下的电压方程：

其中，U_i为电力节点i的电压向量，|U_i|为电力节点i的电压幅值，z为虚部单位，δ_i为电力节点i的相角，e为自然常数；

极坐标形式下的功率方程：

其中，ΔP_i、ΔQ_i分别为有功功率、无功功率误差向量，P_i、Q_i为注入电力节点i的有功功率和无功功率，|U_i|、|U_j|为电力节点i、j的电压幅值，G_ij、B_ij为电力节点i和j之间导纳矩阵的实部与虚部，δ_ij为电力节点i和j的相位差，n为电力网络中电力节点的总个数；

所述的天然气网络模型具体为：

B^gΔp^g＝0

Δp^g＝K^gv^g|v^g|^k-1

其中，A^g为天然气网络的节点-支路关联矩阵，v^g为天然气网络的管道体积流量，v_q^g为天然气网络的节点负荷流量，B^g为天然气网络的回路-支路关联矩阵，Δp^g为天然气网络中管道节点两端压差，K^g、k均为常系数；

A^g中元素A^g_ij的取值：

A^g_ij表示A^g中第i行第j列的元素，i取遍天然气网络中除平衡节点以外所有节点数，j取遍天然气网络中的所有的管道数；

B^g中元素B^g_1j的取值：

B^g_1j表示1个天然气网络回路中管道j与规定正方向的取值，j取遍天然气网络回路中所有管道；

K^g表示为：

式中：L^g为天然气管道长度，D^g为天然气管道直径；

所述的热力网络模型具体为：

B^hh_f＝0

h_f＝K^hm^h|m^h|

Σ(m_out)T_out＝Σm_inT_in

其中，A^h为热力网络的节点-支路关联矩阵，m^h为管道质量流量向量，m_q^h为热负荷节点质量流量向量，B^h为热力网络的回路-支路关联矩阵，h_f为由摩擦引起的管道压头损失向量，K^h为常系数，Φ为热负荷节点功率向量，C_p为水的比热容，T_start、T_end分别为管道的开始节点、末尾节点的温度，在供热网络中有T_start＝T_s，在回热网络中有T_start＝T_r，T_s为节点供应温度，T_r为节点的返回温度，T_o为节点的出口温度取定值，λ为单位管道长度的热传导系数，T_a为环境温度，m_out、T_out和m_in、T_in分别为流出和流入混合节点水流的质量流量、温度；

A^h中元素A^h_ij的取值：

A^h_ij表示A^h中第i行第j列的元素，i取遍热力网络中除平衡节点以外所有节点数，j取遍热力网络中所有的管道数；

B^h中元素B^h_1j的取值：

B^h_1j表示1个热力网络回路中管道j与规定正方向的取值，j取遍热力网络回路中所有管道；

K^h表示为：

其中，L^h为热网管道长度，D^h为热网管道直径，f为管道摩擦因数，ρ为水的密度，g为重力加速度；

所述的耦合设备模型包括热电联产设备模型和电锅炉模型；

对于热电比不定的第一热电联产设备，第一热电联产设备的耦合模型为：

其中，Z为第一热电联产设备的热功率变化量和电功率变化量的比率，Φ_CHP1为第一热电联产设备的热功率，P_CHP1为第一热电联产设备的电功率，P_con为纯凝模式下机组的电功率，F^g_CHP1为第一热电联产设备的耗气量，k_e0、k_e1、k_e2、k_e3、k_e4、k_e5为第一热电联产设备的耗气量多项式系数；

对于热电比一定的第二热电联产设备，第二热电联产设备的耦合模型为：

其中，C_m为第二热电联产设备的热电比，Φ_CHP2为第二热电联产设备的热功率，P_CHP2为第二热电联产设备的电功率，F^g_CHP2为第二热电联产设备的耗气量，k_b0、k_b1、k_b2为第二热电联产设备的耗气量多项式系数；

所述的电锅炉模型包括：

其中，η_B为电锅炉的效率，Φ_B为电锅炉的热功率，P_B为电锅炉的电功率。