[发明专利]动态多能源耦合和转换的综合能源系统可靠性评估方法

说明书

本发明公开了一种动态多能源耦合和转换的综合能源系统可靠性评估方法。建立考虑动态多能源耦合的多能源生产元件多状态可靠性模型，建立考虑动态多能源转换的多能源转换元件多状态可靠性模型，建立考虑动态多能源耦合的多能源传输元件多状态可靠性模型，根据三种元件的多状态可靠性模型，构建三种子系统的多状态可靠性模型；根据三种子系统的多状态可靠性模型采用改进通用生产函数法处理获得考虑多能源耦合和转换的综合能源系统的可靠度，实现可靠性评估。本发明采用多状态模型能够更加精准地表征综合能源系统的动态特性，精确求取了满足可靠性精度要求的综合能源系统可靠性。

技术领域

本发明属于综合能源系统领域的一种系统可靠性提取方法，具体是涉及了一种考虑动态多能源耦合和转换的综合能源系统可靠性评估方法。

背景技术

综合能源系统是指一定区域内利用先进的物理信息技术和创新管理模式，整合区域内煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种能源，实现多种异质能源子系统之间的协调规划、优化运行，协同管理、交互响应和互补互济。在满足系统内多元化用能需求的同时，要有效地提升能源利用效率，促进能源可持续发展的新型一体化的能源系统。

可靠性技术是在第二次世界大战后首先从航天工业和电子工业发展起来的，综合能源系统的任务是向用户提供源源不断、质量合格的能源，具体包含气能，热能、电能等。由于综合能源系统各种设备，包括能源耦合设备(例如热电联产机组，天然气机组，冷热电联产机组等)、能源传输设备(例如城市综合管理等)、断路器等一次设备及与之配套的二次设备，都会发生不同类型的故障，从而影响综合能源系统正常运行和对用户正常供能。综合能源系统故障，对能源企业、用户和国民经济某些环节，都会造成不同程度的经济损失。随着社会现代化进程的加快，生产和生活对各类气热冷电能源的依赖性也越来越大，而断停各类能源造成的损失也日益增大。因此，要求综合能源系统应有很高的可靠性。

可靠性评估是计算分析可能故障状态的概率与后果,得出反映系统可靠性水平的一系列指标。然而,在一个具有几百乃至上千个元件的实际系统中，可能发生的故障状态的数量巨大。由于计算时间与计算资源的限制,在实际评估中不可能对所有可能的故障状态进行评估。因此,状态枚举法仅筛选对系统可靠性贡献大的故障状态进行评估。最常用的选择方法是截止故障重数,即选择2重或3重以下故障状态,忽略更高重的故障状态。该方法的优点是所选状态的概率之和接近于1,且数量较少。但是,在实际系统中,由于元件的停运概率不同,一些高重故障会比低重故障的发生概率大。以具有71个元件的IEEE-RTS系统为例,当元件采用2状态模型时,考虑N-3的系统状态数量是57226,概率之和为0.95110503。实际上,概率较大的前57226个状态包括16786个0～3重故障状态和40440个4重～6重故障状态,概率之和为0.98976138。这些高重故障状态的概率大且后果严重,对系统的可靠性影响很大,而通过截止故障重数进行状态筛选会忽略掉这些大概率高重故障。由上可知，在可靠性分析中，状态选择的数量多上，保留或者删除，都会对最终结果造成很大的影响，这就意味着在系统的快速且较准确的可靠性分析是一个很有必要的研究方向。

目前的可靠性分析算法主要集中于电力系统可靠性分析，但是随着多种耦合能源的引入，仅能评估电能的电力系统可靠性分析不在适用于含有多能源耦合的综合能源系统可靠性分析，关于气、热、冷、电等多种能源需要同时在可靠性中得到体现了。所以本发明提出一种新的可靠性分析算法，可以用于计算考虑多能源耦合的综合能源系统可靠性。

与此同时，随着多种耦合能源的引入，多能源转换是综合能源系统的典型特征，不同能源可以通过多能源转换过程变成另一种能源，从而实现能源之间的复杂耦合。仅能评估电能的电力系统可靠性分析不在适用于含有多能源转换过程的综合能源系统可靠性分析，关于气、热、冷、电等多种能源的转换耦合需要同时在可靠性中得到体现了。传统的可靠性分析算法无法对多能源转换多能源转换的综合能源系统可靠性进行评估，所以本发明提出一种新的可靠性分析算法，可以用于计算考虑多能源转换的综合能源系统可靠性。