[发明专利]一种面向综合能源系统的静态电压稳定性指标计算方法

权利要求书

1.一种面向综合能源系统的静态电压稳定性指标计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、读取综合能源系统的系统参数，建立系统稳态模型，进而建立统一潮流模型；

S2、基于建立的统一潮流模型，采用牛顿拉夫逊法和牛顿下山法进行潮流计算，获取系统当前运行点的潮流态和统一雅克比矩阵；

S3、基于所获取的潮流态，结合电网模型参数计算L指标；基于所获取的统一雅克比矩阵，根据子系统类型和变量类型对其进行分块，构造一种关于无功功率与电压关系的降阶雅克比矩阵，进而计算基于降阶雅克比矩阵的最小特征值指标；

S4、对L指标和降阶雅克比矩阵的最小特征值指标进行标准化处理；

S5、对标准化处理后的两个独立指标进行加权，得到综合能源系统的综合电压稳定性指标。

2.根据权利要求1所述的一种面向综合能源系统的静态电压稳定性指标计算方法，其特征在于，在步骤S1中，综合能源系统考虑的耦合元件是燃气轮机和热电联产机组，其中燃气轮机的运行模式为以电定气，热电联产机组有以电定热和以热定电两种运行模式；综合能源系统的统一潮流模型能够表示为一组非线性方程组ΔF(X)：

ΔF(X)＝0

式中，X表示系统状态变量；X＝[θ V|m t_s t_r|π H]^T，θ、V、m、t_s、t_r、π、H分别为电压相角、电压幅值、管道流量、节点供水温度、节点回水温度、节点电压和压缩机马力；ΔF表示系统控制变量的不平衡量，包括电力系统的有功功率、无功功率，热力系统的连接节点的节点流量、负荷节点热功率、热源热功率、节点供水温度、节点回水温度、水头损失，天然气系统的气流量这些变量的不平衡量。

3.根据权利要求1所述的一种面向综合能源系统的静态电压稳定性指标计算方法，其特征在于，在步骤S2中，基于牛顿拉夫逊法对步骤S1所建立的统一潮流模型进行求解，步骤S1中非线性方程组在稳定运行点的一阶Taylor展开即为更新状态变量的潮流修正方程：

ΔF＝J(X)ΔX

ΔX＝[Δθ ΔV|Δm Δt_s Δt_r|Δπ ΔH]^T

ΔF＝[ΔP ΔQ|Δm_q,c Δφ_ld Δφ_s ΔT_s ΔT_r Δp|Δf]^T

J_eg＝0；

J_hg＝0；

J_ge＝[J_fθ J_fV]；J_gg＝[J_fπ J_fH]

式中，ΔX表示系统状态变量的变化量，包括电压相角的变化量Δθ、电压幅值的变化量ΔV，管道流量的变化量Δm，供水温度的变化量Δt_s，回水温度的变化量Δt_r，节点气压的变化量Δπ和压缩机马力的变化量ΔH；系统控制变量的不平衡量ΔF，包括有功功率的不平衡量ΔP，无功功率的不平衡量ΔQ，热力系统连接节点的节点流量的不平衡量Δm_q,c，负荷节点热功率的不平衡量Δφ_d，热源热功率的不平衡量Δφ_s，节点供水温度的不平衡量Δφ_s，节点回水温度的不平衡量ΔT_r，回路水头损失的不平衡量Δp，节点气流量的不平衡量Δf；J(X)表示统一雅克比矩阵，包括电、气、热子系统自身变量间的雅克比矩阵块J_ee、J_hh、J_gg和子系统间变量相互作用的雅克比矩阵块J_eh、J_eg、J_he、J_hg、J_ge、J_gh，下标e、h和g分别表示电力系统、热力系统和天然气系统；系统控制变量的不平衡量ΔF，包括有功功率的不平衡量ΔP，无功功率的不平衡量ΔQ，热力系统连接节点的节点流量的不平衡量Δm_q,c，负荷节点热功率的不平衡量Δφ_d，热源热功率的不平衡量Δφ_s，节点供水温度的不平衡量Δφ_s，节点回水温度的不平衡量ΔT_r，回路水头损失的不平衡量Δp，节点气流量的不平衡量Δf；J_Pθ、J_PV、J_Pm、分别表示有功功率P的不平衡量与节点电压相角θ、节点电压幅值V、管道流量m、节点回水温度t_r的偏微分关系；J_Qθ和J_QV分别表示无功功率Q的不平衡量与节点电压相角θ、节点电压幅值V的偏微分关系；表示节点流量m_q的不平衡量与管道流量m的偏微分关系；和分别表示负荷节点热功率φ_d的不平衡量与管道流量m、节点供水温度t_s的偏微分关系；分别表示热源节点热功率φ_s的不平衡量与节点电压相角θ、节点电压幅值V、管道流量m和节点回水温度t_r的偏微分关系；表示节点供水温度的不平衡量与管道流量m、节点供水温度t_s的偏微分关系；表示节点回水温度的不平衡量与管道流量m、节点供水温度t_r的偏微分关系；J_pm表示压头损失与管道流量m的偏微分关系；J_fθ、J_fV、J_fm、J_fπ和J_fH分别表示节点气流量的不平衡量与节点电压相角θ、节点电压幅值V、管道流量m、节点回水温度t_r、节点气压π和压缩机马力的偏微分关系；

考虑到潮流计算中天然气系统的初值敏感性，采用牛顿下山法对气网状态变量进行更新，系统状态变量的更新公式为：

式中，分别为电力系统、热力系统和天然气系统第k次迭代时的状态变量；分别为电力系统、热力系统和天然气系统第k+1次迭代时的状态变量；分别为电力系统、热力系统和天然气系统第k次迭代计算得到的状态变量的变化量；λ^(k)为天然气系统状态变量的步长修正因子。