[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

说明书

本发明涉及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。该方法包括如下步骤：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；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；步骤S4，基于综合能源系统中控制变量采样结果和状态变量结果，建立综合能源系统分段线性化模型；步骤S5，基于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构建综合能源系统安全域。该方法能够描述综合能源系统安全运行的整体区域，提高综合能源系统安全约束经济调度和安全评估的计算效率。

技术领域

本发明属于综合能源系统应用领域，尤其涉及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。

背景技术

综合能源系统在横向上实现了冷、热、电、气耦合，在纵向上实现了源、网、荷、储协同，能够实现提升能源系统运行效率、增加可再生能源消纳、促进各类能源合理配置等目标，已经成为能源行业转型的重要方向。多能流耦合使得单一能流中的扰动通过耦合设备在其他网络中进行传播，导致综合能源系统面临的安全问题更为复杂。如何在经济调度中全面考虑各类安全约束、对综合能源系统的运行状态进行安全分析并为预防控制和校正控制提供指导信息，是促进综合能源系统安全经济运行过程中需要解决的技术问题。综合能源系统安全域由满足系统平衡约束与安全约束的工作点构成，能够描述综合能源系统安全运行的整体区域。基于综合能源系统安全域进行安全经济调度和系统安全分析，能够有效提升计算效率。

发明内容

本发明的目的是提供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，以提升综合能源系统安全经济调度和系统安全分析的计算效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了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，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。

进一步地，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。

进一步地，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)；