[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

说明书

本发明公开了一种面向综合能源系统的静态电压稳定性指标计算方法，包括：读取系统参数，建立综合能源系统的统一潮流模型；采用牛拉法计算潮流，获取系统潮流态和统一雅克比矩阵；根据电网模型参数和当前潮流态计算L指标；根据子系统类型和变量类型对统一雅克比矩阵进行分块，构造一种有关无功功率与电压关系的降阶雅克比矩阵，进而计算降阶雅克比矩阵的最小特征值指标；对L指标和最小特征值指标进行标准化处理；对标准化处理后的两个指标进行加权，得到综合电压稳定性指标。本发明综合考虑了节点电压稳定性和系统整体稳定裕度，计算方法简单，可以有效全面地评估综合能源系统的电压稳定性，为系统静态电压稳定性监测与控制提供指导。

技术领域

本发明涉及综合能源系统稳定性分析的技术领域，尤其是指一种面向综合能源系统的静态电压稳定性指标计算方法。

背景技术

随着能源枯竭和环境污染的日益加重，多种新的能源生产和消费方式不断涌现。近年来，关于集成电、气、热等多种能源载体的综合能源系统的关键技术研究已经成为能源革命的新热点。目前，国内外学者对综合能源系统的研究主要集中在建模、规划、运行优化等方面，对稳定性方面的研究较少。

随着经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，电、气、热、冷等的多种负荷的需求急剧增加，给综合能源系统的安全稳定运行带来了巨大压力。因此，对综合能源系统进行稳定性分析以及定量评估系统与临界状态的距离对于系统的安全稳定运行至关重要。

电力系统作为综合能源系统的关键能源网络，与天然气系统、热力系统等有着紧密联系，通过耦合元件实现能源网络的连接，在实现多种能源互补和优化的同时也加剧了安全问题。天然气系统或热力系统作为电力系统的源或负荷，对电力系统的潮流分布会产生一定的影响，进而不同程度地影响电压稳定性。在传统的电力系统中，常用于评估静态电压稳定性的指标有负荷裕度指标、灵敏度指标、雅克比矩阵的特征值或奇异值、L指标等。其中，负荷裕度指标的计算较为麻烦，需要指定负荷的增长方式；灵敏度指标是通过微分关系来反映电压稳定性，只能评估两个变量间的影响关系；基于雅克比矩阵的特征值或奇异值的指标只能定量评估系统最弱模式，无法反映节点的电压稳定性；L指标反映的是系统中各个节点的电压情况，评估的结果较为保守。因此，采用传统电力系统的静态电压稳定性指标无法实现综合能源系统电压稳定性的准确评估。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种面向综合能源系统的静态电压稳定性指标计算方法，该方法同时考虑了各节点的电压稳定性和系统整体电压稳定裕度，可以通过对系统电压稳定性的全面评估来准确反映综合能源系统当前运行情况，能够解决现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种面向综合能源系统的静态电压稳定性指标计算方法，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。

进一步，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(CHP)，其中燃气轮机的运行模式为以电定气，热电联产机组(CHP)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