[发明专利]一种基于分段线性化模型的综合能源系统安全域构建方法

权利要求书

1.一种基于分段线性化模型的综合能源系统安全域构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，构建包含电力网络、天然气网络、热力网络和耦合设备在内的综合能源系统稳态模型；

步骤S2，对综合能源系统中的控制变量进行蒙特卡洛采样；所述控制变量包括：电力网络中各个电负荷消耗的有功功率和各个非平衡节点处的发电机产生的有功功率，天然气网络中各个天然气负荷消耗的天然气流量和各个非平衡节点处的天然气源产生的天然气流量，以及热力网络中各个热力负荷消耗的热功率；

步骤S3，基于控制变量采样结果，对综合能源系统稳态模型进行计算，获得综合能源系统中的状态变量结果；所述状态变量包括：电力网络中各个非平衡节点的电压幅值和各个支路中的有功功率、天然气网络中平衡节点处的天然气流量和各个非平衡节点的压力，以及热力网络中各个节点的温度；

步骤S4，基于综合能源系统控制变量采样结果和状态变量结果，首先利用最小二乘法建立以状态变量取值为分段点的综合能源系统分段线性化模型，进而利用状态变量与控制变量的相关性系数确定与状态变量相关性最大的控制变量，然后建立以控制变量取值为分段点的综合能源系统分段线性化模型，从而得到综合能源系统分段线性化模型；

步骤S5，由综合能源系统分段线性化模型与控制变量和状态变量的运行约束共同构成综合能源系统安全域。

2.根据权利要求1所述的一种基于分段线性化模型的综合能源系统安全域构建方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述综合能源系统稳态模型具体包括电力网络单相交流潮流模型、天然气网络稳态水力模型、热力网络稳态水力模型和稳态热力模型以及耦合设备能量转换的稳态模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于分段线性化模型的综合能源系统安全域构建方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括如下步骤：

步骤S21，记电力网络中电负荷数目和非平衡节点处的发电机数目分别为H和I，记天然气网络中天然气负荷数目和非平衡节点处的天然气气源的数目分别为J和K，记热力网络中热力负荷数目为L，记采样次数为N且N大于2×(H+I+J+K+L+1)；

步骤S22，记电力网络中各个电负荷i1消耗的有功功率为L_eⁱ¹、各个非平衡节点处的发电机i2产生的有功功率为Pⁱ²，i1和i2的取值范围分别为1到H和1到I；记天然气网络中各个天然气负荷i3消耗的天然气流量L_gⁱ³、各个非平衡节点处的天然气源i4产生的天然气流量S_gⁱ⁴，i3和i4的取值范围分别为1到J和1到K；记热力网络中各个热力负荷i5消耗的热功率L_hⁱ⁵，i5的取值范围为1到L；由所有的L_eⁱ¹、Pⁱ²、L_gⁱ³、S_gⁱ⁴和L_hⁱ⁵共同构成控制变量集合CV如下所示：

[L_e¹，L_e²，…,L_e^H,P¹,P²,…,P^I,L_g¹,L_g²,…,L_g^J,S_g¹,S_g²,…S_g^K,L_h¹,L_h²,…,L_h^L]

并记集合CV中第i6个控制变量为CV_i6，i6的取值范围为1到H+I+J+K+L；

步骤S23，由L_eⁱ¹的上限值L_e^i1,max和下限值L_e^i1,min构成均匀分布，记为对均匀分布进行N次采样，记各次的采样结果依次为L_e^1,i1，L_e^2,i1……L_e^N,i1；由Pⁱ²的上限值P^i2,max和下限值P^i2,min构成均匀分布，记为对均匀分布进行N次采样，记各次的采样结果依次为P^1,i2，P^2,i2……P^N,i2；

步骤S24，由L_gⁱ³上限值L_g^i3,max和下限值L_g^i3,min构成均匀分布，记为对均匀分布进行N次采样，记各次的采样结果依次为L_g^1,i3，L_g^2,i3……L_g^N,i3；由S_gⁱ⁴的上限值S_g^i4,max和下限值S_g^i4,min构成均匀分布，记为对均匀分布进行N次采样，记各次的采样结果依次为S_g^1,i4，S_g^2,i4……S_g^N,i4；

步骤S25，由L_hⁱ⁵上限值L_h^i5,max和下限值L_h^i5,min构成均匀分布，记为对均匀分布进行N次采样，记各次的采样结果依次为L_h^1,i5，L_h^2,i5……L_h^N,i5；

步骤S26，记由步骤S23、步骤S24和步骤S25中获得采样结果构成的控制变量采样矩阵为C，C具体如下式所示：

记矩阵C中第i行、第j列的元素为C_ij，记矩阵C中第i列元素为C_i，i和j的取值范围分别为1到H+I+J+K+L+1和1到N。