一種電-氣耦合多能流系統(tǒng)聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利電?氣耦合多能流系統(tǒng)的聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，屬于含多種能源形式的運行和控制技術(shù)領(lǐng)域。本方法突破電力系統(tǒng)安全分析只考慮電網(wǎng)本身的局限，考慮了電力供應(yīng)和天然氣供應(yīng)的相互影響，實現(xiàn)了電?氣耦合多能流系統(tǒng)的聯(lián)合靜態(tài)安全分析，從而能夠同時分析電力供應(yīng)和天然氣供應(yīng)中各種可能的預(yù)想事故對兩個系統(tǒng)的影響，相比現(xiàn)有分別對力供應(yīng)和天然氣供應(yīng)進行獨立安全分析的方法，提高了安全分析的精確性，減少了誤判和漏判。該方法可以應(yīng)用于電?氣耦合多能流系統(tǒng)的在線運行中，在電?氣耦合多能流能量管理中工作，當(dāng)系統(tǒng)存在安全問題或潛在風(fēng)險時給出安全警告，有助于提高電?氣耦合多能流系統(tǒng)運行的安全性。
【專利說明】
一種電-氣耦合多能流系統(tǒng)聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種電-氣耦合多能流系統(tǒng)聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，屬于含多種能源 形式的電力系統(tǒng)運行和控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源綜合利用是提高綜合能源利用效率、促進可再生能源消納的重要途徑，通過 打破原來電、熱、冷、氣、交通等能流子系統(tǒng)相對割裂的狀態(tài)，實現(xiàn)多類型能源開放互聯(lián)，構(gòu) 建多能流系統(tǒng)。多能流是指多種類型的能量流，表示電、熱、冷、氣、交通等能量流的相互耦 合、轉(zhuǎn)換和傳輸。多能流系統(tǒng)相比傳統(tǒng)相互割裂的能源系統(tǒng)，其帶來的效益包括：1)通過多 類型能源的梯級開發(fā)利用和智能管理，可以降低能源消耗和浪費，提高綜合能源利用效率， 并有助于減少總的用能成本;2)利用不同能源的特性差異和互補、轉(zhuǎn)換，有助于提高消納間 歇式可再生能源的能力；3)通過多能源的轉(zhuǎn)供、互補和協(xié)調(diào)控制，有助于提高供能的可靠 性，并為電網(wǎng)的運行提供更多可調(diào)控資源;4)通過多能流系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃和建設(shè)，可以減少 基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)建設(shè)和浪費，提高資產(chǎn)利用率。
[0003] 多能流系統(tǒng)一方面具有可觀的效益，另一方面也使原本復(fù)雜的能源系統(tǒng)更加復(fù) 雜。多能流系統(tǒng)由多個能流子系統(tǒng)組成，這些能流子系統(tǒng)之間相互作用和影響，使得多能流 系統(tǒng)復(fù)雜度顯著增加，體現(xiàn)出許多新的特性，傳統(tǒng)各個能流單獨分析的方法已經(jīng)難以適應(yīng) 新的要求，亟需發(fā)展出新的多能流分析方法。在我國，越來越多的燃氣輪機、電制氫等耦合 元件客觀上增強了電_氣之間的互聯(lián)，促進了電-氣耦合多能流系統(tǒng)的發(fā)展，也對電-氣耦合 多能流系統(tǒng)的運行控制和能量管理提出了新的要求。
[0004] 安全是多能流系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，隨著系統(tǒng)的復(fù)雜化，多能流的安全問題也更 加突出。多能流系統(tǒng)在運行過程中會受到各種擾動的影響，包括元件故障、發(fā)電（如風(fēng)電)變 化、負荷變化等。為了保障多能流系統(tǒng)的安全運行，在絕大部分擾動下仍然可以持續(xù)傳輸能 量，需要對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行安全分析。安全分析是能量管理的核心功能之一，可以在線 發(fā)現(xiàn)多能流系統(tǒng)實時運行中的薄弱環(huán)節(jié)，有助于提高多能流系統(tǒng)運行的安全水平?，F(xiàn)有的 安全分析技術(shù)主要集中在電力系統(tǒng)中，尚未擴展到多能流系統(tǒng)中，目前尚無電-氣耦合多能 流系統(tǒng)靜態(tài)安全分析的方法。因此，需要研究電-氣耦合多能流系統(tǒng)靜態(tài)安全分析方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種電-氣耦合多能流系統(tǒng)靜態(tài)安全分析方法，考慮電力供 應(yīng)和天然氣供應(yīng)的相互影響和各種可能的預(yù)想事故，建立電-氣耦合多能流系統(tǒng)靜態(tài)安全 分析的框架和方法，實現(xiàn)電-氣耦合多能流系統(tǒng)的聯(lián)合靜態(tài)安全分析。
[0006] 本發(fā)明提出的電-氣耦合多能流系統(tǒng)聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，包括以下步驟：
[0007] (1)從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得當(dāng)前電-氣耦合多能流系統(tǒng) 的狀態(tài)估計結(jié)果W%，包括：電-氣耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點的電壓幅值和電網(wǎng)支路的有 功功率，電-氣耦合多能流系統(tǒng)中氣網(wǎng)節(jié)點壓力和氣網(wǎng)支路流量；
[0008] (2)從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得電-氣耦合多能流系統(tǒng)中電 網(wǎng)、氣網(wǎng)的安全運行約束Ws。，包括：電-氣耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點電壓幅值允許最大 值、電網(wǎng)節(jié)點電壓幅值允許最小值、電網(wǎng)支路有功功率允許最大值和電網(wǎng)支路有功功率允 許最小值，電-氣耦合多能流系統(tǒng)中氣網(wǎng)節(jié)點壓力允許最大值、氣網(wǎng)節(jié)點壓力允許最小值、 氣網(wǎng)支路流量允許最大值和氣網(wǎng)支路流量允許最小值；
[0009] (3)根據(jù)上述步驟（1)的當(dāng)前狀態(tài)估計結(jié)果Wse，對上述步驟（2)的安全運行約束 WS。進行判斷：
[0010] (3-1)若所有當(dāng)前狀態(tài)估計結(jié)果wse均滿足安全運行約束Ws。，轉(zhuǎn)步驟(4);
[0011] (3-2)若當(dāng)前狀態(tài)估計結(jié)果中存在不滿足安全運行約束Ws。的狀態(tài)，則判定該 電-氣耦合多能流系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)，給出安全警告，并給出不滿足安全運行的具體信息， 安全分析方法結(jié)束；
[0012] (4)從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取預(yù)想事故集Q ;
[0013] (5)對上述預(yù)想事故集Q進行判斷，若預(yù)想事故集Q為空集，則轉(zhuǎn)步驟(7)，若預(yù)想 事故集Q為非空集合，則從預(yù)想事故集Q中取出一個預(yù)想事故，形成該預(yù)想事故下的電-氣 耦合多能流方程組，包括：
[0014] (5-1)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的電網(wǎng)潮流方程：
[0015] pi=U!'ZUl(G，lco^，-〇l) + Bi；s\n(Oi-Oi)],(i = lZ3,--,n)
[0016] Q' = sin(^ cos<^ -^))，(/ = K2,3,-??,?) j包
[0017] 其中：pi為電網(wǎng)中節(jié)點i的注入有功功率，Q1為電網(wǎng)中節(jié)點i的注入無功功率，0i、0j 分別為節(jié)點i、節(jié)點j的電壓相角，Ui、Uj分別為節(jié)點i、節(jié)點j的電壓幅值，Gij為電網(wǎng)節(jié)點導(dǎo)納 矩陣Y第i行、第j列元素的實部，為電網(wǎng)節(jié)點導(dǎo)納矩陣Y第i行、第j列元素的虛部，電網(wǎng)節(jié) 點導(dǎo)納矩陣Y從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲??；
[0018] (5-2)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的天然氣網(wǎng)水力方程：
[0020] 其中：fkm為天然氣網(wǎng)中的第k個節(jié)點和第m個節(jié)點之間的管道中天然氣體積流量， pk，pm*別為第k個節(jié)點和第m個節(jié)點的壓強，Dkm、Lkm*別為第k個節(jié)點和第m個節(jié)點之間管道 km的管道直徑和管道長度，F(xiàn)為管道內(nèi)壁的摩擦系數(shù)，F(xiàn)由公式
.計算 得到，Ef為管道的效率系數(shù)，Ef取值0.92，此為雷諾數(shù)，由公式此=97(1/^計算得到4為天然 氣密度，V為天然氣流速，y為天然氣黏性系數(shù)，d為特征長度，Y G為天然氣比重，取值為0-1， Ta為天然氣平均溫度，Tn、pn分別為天然氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度和壓力，T n、pn取值分別為288K、 0.1 Mpa，Zg為天然氣平均可壓縮系數(shù)，28的取值為0-1，天然氣網(wǎng)水力方程中，當(dāng)(ft 2 - ) & 0 時，上式中的88111)(口1^111) = 1，當(dāng)(/^-凡丨,）<〇時，88111)(口1^111)=-1;
[0021] (5-3)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的天然氣網(wǎng)壓縮機能量消耗方程：
[0023]其中：pf、P(3分別為天然氣網(wǎng)中壓縮機首端節(jié)點和末端節(jié)點的壓強，BHP為壓縮機的 能耗，./?為該壓縮機入口的體積流量，化為壓縮機的總效率，Ck為壓縮機的多變系數(shù)，化和Ck 從壓縮機的出廠說明書獲取；
[0024] (5-4)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的通過燃氣輪機耦合的電力系統(tǒng)與天然氣網(wǎng)之間 的耦合方程：
[0025] PTll,-CJt + C2fl + CJTw
[0026] 其中：fTur為燃氣輪機的燃氣體積流量，PTur為燃氣輪機的有功功率，&、(： 2和(：3為燃 氣輪機的燃氣系數(shù)，從燃氣輪機的出廠說明書獲?。?br>[0027] (5-5)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中天然氣網(wǎng)的節(jié)點體積流量平衡方程：
[0028] Acf = L,
[0029] 其中：AC為天然氣網(wǎng)的節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)矩陣，從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理 系統(tǒng)獲取，f為天然氣網(wǎng)的支路體積流量，L為天然氣網(wǎng)的節(jié)點注入體積流量；
[0030] (6)利用牛頓拉夫遜方法，求解上述電-氣耦合多能流方程組，得到該預(yù)想事故下 的電-氣耦合多能流系統(tǒng)的多能流計算結(jié)果W。，包括電網(wǎng)節(jié)點電壓幅值、電網(wǎng)支路有功功 率、氣網(wǎng)節(jié)點壓力和氣網(wǎng)支路流量，并將該預(yù)想事故從預(yù)想事故集Q中刪除；
[0031] (7)根據(jù)步驟(5)的多能流計算結(jié)果W。，對上述步驟(2)的安全運行約束^^。進行 判斷：
[0032] (7-1)若Wc滿足所有安全運行約束Wsc，則返回步驟(5);
[0033] (7-2)若中存在不滿足狀態(tài)安全運行約束Wsc的狀態(tài)，給出違反安全運行約束 的警告，則返回步驟(5);
[0034] (8)判斷電-氣耦合多能流系統(tǒng)當(dāng)前的安全運行狀態(tài)：
[0035] (8-1)若步驟(7)中沒有給違反安全運行約束的警告，則判定該電-氣耦合多能流 系統(tǒng)處于安全正常狀態(tài)；
[0036] (8-2)若步驟(7)中給出違反安全運行約束的警告，則判定該電-氣耦合多能流系 統(tǒng)處于安全預(yù)警狀態(tài)。
[0037] 本發(fā)明提出的電-氣耦合多能流系統(tǒng)的聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，其特點和優(yōu)點是： 本方法突破電力系統(tǒng)安全分析只考慮電網(wǎng)本身的局限，考慮了考慮電力供應(yīng)和天然氣供應(yīng) 的相互影響，實現(xiàn)了電-氣耦合多能流系統(tǒng)的聯(lián)合靜態(tài)安全分析，從而能夠同時分析考慮電 力供應(yīng)和天然氣供應(yīng)中各種可能的預(yù)想事故對兩個系統(tǒng)的影響，相比現(xiàn)有分別對考慮電力 供應(yīng)和天然氣供應(yīng)進行獨立安全分析的方法，提高了安全分析的精確性，減少了誤判和漏 判。該方法可以應(yīng)用于電-氣耦合多能流系統(tǒng)的在線運行中，在電-氣耦合多能流能量管理 中工作，當(dāng)系統(tǒng)存在安全問題或潛在風(fēng)險時給出安全警告，有助于提高電-氣耦合多能流系 統(tǒng)運行的安全性。
【具體實施方式】
[0038] 本發(fā)明提出的電-氣耦合多能流系統(tǒng)聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，包括以下步驟：
[0039] (1)從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得當(dāng)前電-氣耦合多能流系統(tǒng) 的狀態(tài)估計結(jié)果W%，包括：電-氣耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點的電壓幅值和電網(wǎng)支路的有 功功率，電-氣耦合多能流系統(tǒng)中氣網(wǎng)節(jié)點壓力和氣網(wǎng)支路流量；
[0040] (2)從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得電-氣耦合多能流系統(tǒng)中電 網(wǎng)、氣網(wǎng)的安全運行約束W s。，包括：電-氣耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點電壓幅值允許最大 值、電網(wǎng)節(jié)點電壓幅值允許最小值、電網(wǎng)支路有功功率允許最大值和電網(wǎng)支路有功功率允 許最小值，電-氣耦合多能流系統(tǒng)中氣網(wǎng)節(jié)點壓力允許最大值、氣網(wǎng)節(jié)點壓力允許最小值、 氣網(wǎng)支路流量允許最大值和氣網(wǎng)支路流量允許最小值；
[0041] (3)根據(jù)上述步驟（1)的當(dāng)前狀態(tài)估計結(jié)果Wse，對上述步驟（2)的安全運行約束 WS。進行判斷：
[0042] (3-1)若所有當(dāng)前狀態(tài)估計結(jié)果W se均滿足安全運行約束W sc，轉(zhuǎn)步驟(4);
[0043] (3-2)若當(dāng)前狀態(tài)估計結(jié)果Wse中存在不滿足安全運行約束Wsc的狀態(tài)，則判定該 電-氣耦合多能流系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)，給出安全警告，并給出不滿足安全運行的具體信息， 安全分析方法結(jié)束；
[0044] (4)從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取預(yù)想事故集Q ;
[0045] (5)對上述預(yù)想事故集Q進行判斷，若預(yù)想事故集Q為空集，則轉(zhuǎn)步驟(7)，若預(yù)想 事故集Q為非空集合，則從預(yù)想事故集Q中取出一個預(yù)想事故，形成該預(yù)想事故下的電-氣 耦合多能流方程組，包括：
[0046] (5-1)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的電網(wǎng)潮流方程：
[0047] 戶=lJ丨⑶於㈧+ B丨丨婦,-6= '二），…々
[0048] Q' = cos(6/ -^. )),(/ = 1,2,3,??,/?) jei
[0049] 其中：pi為電網(wǎng)中節(jié)點i的注入有功功率，Q1為電網(wǎng)中節(jié)點i的注入無功功率，0i、0j 分別為節(jié)點i、節(jié)點j的電壓相角，Ui、Uj分別為節(jié)點i、節(jié)點j的電壓幅值，Gij為電網(wǎng)節(jié)點導(dǎo)納 矩陣Y第i行、第j列元素的實部，為電網(wǎng)節(jié)點導(dǎo)納矩陣Y第i行、第j列元素的虛部，電網(wǎng)節(jié) 點導(dǎo)納矩陣Y從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲??；
[0050] (5-2)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的天然氣網(wǎng)水力方程：
[0052]其中：fkm為天然氣網(wǎng)中的第k個節(jié)點和第m個節(jié)點之間的管道中天然氣體積流量， pk，pm*別為第k個節(jié)點和第m個節(jié)點的壓強，Dkm、Lkm*別為第k個節(jié)點和第m個節(jié)點之間管道 km的管道直徑和管道長度，F(xiàn)為管道內(nèi)壁的摩擦系數(shù)，F(xiàn)由公式
計算 得到，Ef為管道的效率系數(shù)，Ef取值0.92，此為雷諾數(shù)，由公式此=97(1/^計算得到4為天然 氣密度，V為天然氣流速，y為天然氣黏性系數(shù)，d為特征長度，Y G為天然氣比重，取值為0-1， Ta為天然氣平均溫度，Tn、pn分別為天然氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度和壓力，T n、pn取值分別為288K、 0.1 Mpa，Zg為天然氣平均可壓縮系數(shù)，28的取值為0-1，天然氣網(wǎng)水力方程中，當(dāng)(Y - /<) 2 0 時，上式中的sgnp (Pk，Pm) = 1，當(dāng)(/，Y - /，,丨,）< ()時，sgnp (Pk，Pm) = -1;
[0053] (5-3)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的天然氣網(wǎng)壓縮機能量消耗方程：
[0055] 其中：pf、pe分別為天然氣網(wǎng)中壓縮機首端節(jié)點和末端節(jié)點的壓強，BHP為壓縮機的 能耗，乂?為該壓縮機入口的體積流量，n。為壓縮機的總效率， Ck為壓縮機的多變系數(shù)，n。和Ck 從壓縮機的出廠說明書獲??；
[0056] (5-4)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的通過燃氣輪機耦合的電力系統(tǒng)與天然氣網(wǎng)之間 的耦合方程：
[0057] H+CJl + CJTlir
[0058]其中：fTur為燃氣輪機的燃氣體積流量，PTur為燃氣輪機的有功功率，&、(： 2和(：3為燃 氣輪機的燃氣系數(shù)，從燃氣輪機的出廠說明書獲取；
[0059] (5-5)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中天然氣網(wǎng)的節(jié)點體積流量平衡方程：
[0060] Acf = L,
[0061]其中：AC為天然氣網(wǎng)的節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)矩陣，從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理 系統(tǒng)獲取，f為天然氣網(wǎng)的支路體積流量，L為天然氣網(wǎng)的節(jié)點注入體積流量；
[0062] (6)利用牛頓拉夫遜方法，求解上述電-氣耦合多能流方程組，得到該預(yù)想事故下 的電-氣耦合多能流系統(tǒng)的多能流計算結(jié)果W。，包括電網(wǎng)節(jié)點電壓幅值、電網(wǎng)支路有功功 率、氣網(wǎng)節(jié)點壓力和氣網(wǎng)支路流量，并將該預(yù)想事故從預(yù)想事故集Q中刪除；
[0063] (7)根據(jù)步驟(5)的多能流計算結(jié)果W。，對上述步驟(2)的安全運行約束^^。進行 判斷：
[0064] (7-1)若W。滿足所有安全運行約束W s。，則返回步驟(5);
[0065] (7-2)若中存在不滿足狀態(tài)安全運行約束Wsc的狀態(tài)，給出違反安全運行約束 的警告，則返回步驟(5);
[0066] (8)判斷電-氣耦合多能流系統(tǒng)當(dāng)前的安全運行狀態(tài)：
[0067] (8-1)若步驟(7)中沒有給違反安全運行約束的警告，則判定該電-氣耦合多能流 系統(tǒng)處于安全正常狀態(tài)；
[0068] (8-2)若步驟(7)中給出違反安全運行約束的警告，則判定該電-氣耦合多能流系 統(tǒng)處于安全預(yù)警狀態(tài)。
【主權(quán)項】
1. 一種電-氣耦合多能流系統(tǒng)聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，其特征在于該方法包括以下步 驟： (1) 從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得當(dāng)前電-氣耦合多能流系統(tǒng)的狀 態(tài)估計結(jié)果Ψ %，包括：電-氣耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點的電壓幅值和電網(wǎng)支路的有功功 率，電-氣耦合多能流系統(tǒng)中氣網(wǎng)節(jié)點壓力和氣網(wǎng)支路流量； (2) 從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得電-氣耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)、氣 網(wǎng)的安全運行約束Ψ%，包括:電-氣耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點電壓幅值允許最大值、電網(wǎng) 節(jié)點電壓幅值允許最小值、電網(wǎng)支路有功功率允許最大值和電網(wǎng)支路有功功率允許最小 值，電-氣耦合多能流系統(tǒng)中氣網(wǎng)節(jié)點壓力允許最大值、氣網(wǎng)節(jié)點壓力允許最小值、氣網(wǎng)支 路流量允許最大值和氣網(wǎng)支路流量允許最小值； (3) 根據(jù)上述步驟（1)的當(dāng)前狀態(tài)估計結(jié)果Ψ%，對上述步驟(2)的安全運行約束Ψ%進 行判斷： (3-1)若所有當(dāng)前狀態(tài)估計結(jié)果Ψ%均滿足安全運行約束Ψ8。，轉(zhuǎn)步驟(4); (3-2)若當(dāng)前狀態(tài)估計結(jié)果Ψ%中存在不滿足安全運行約束。的狀態(tài)，則判定該電-氣 耦合多能流系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)，給出安全警告，并給出不滿足安全運行的具體信息，安全分 析方法結(jié)束； (4) 從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取預(yù)想事故集Ω ; (5) 對上述預(yù)想事故集Ω進行判斷，若預(yù)想事故集Ω為空集，則轉(zhuǎn)步驟(7)，若預(yù)想事故 集Ω為非空集合，則從預(yù)想事故集Ω中取出一個預(yù)想事故，形成該預(yù)想事故下的電-氣耦合 多能流方程組，包括： (5-1)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的電網(wǎng)潮流方程：其中：pi為電網(wǎng)中節(jié)點i的注入有功功率，Qi為電網(wǎng)中節(jié)點i的注入無功功率，分別 為節(jié)點i、節(jié)點j的電壓相角，Ui、Uj分別為節(jié)點i、節(jié)點j的電壓幅值，Gij為電網(wǎng)節(jié)點導(dǎo)納矩陣 Y第i行、第j列元素的實部，為電網(wǎng)節(jié)點導(dǎo)納矩陣Y第i行、第j列元素的虛部，電網(wǎng)節(jié)點導(dǎo) 納矩陣Y從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲?。? (5-2)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的天然氣網(wǎng)水力方程：其中：fkm為天然氣網(wǎng)中的第k個節(jié)點和第m個節(jié)點之間的管道中天然氣體積流量，pk，p m 分別為第k個節(jié)點和第m個節(jié)點的壓強，Dkm、Lkm*別為第k個節(jié)點和第m個節(jié)點之間管道km的 管道直徑和管道長度，F(xiàn)為管道內(nèi)壁的摩擦系數(shù)，F(xiàn)由公式計算得到， Ef為管道的效率系數(shù)，Ef取值0.92，Re為雷諾數(shù)，由公式Re = ρν(1/μ計算得到，P為天然氣密 度，v為天然氣流速，μ為天然氣黏性系數(shù)，d為特征長度，γ g為天然氣比重，取值為0-1，1為 天然氣平均溫度，Τη、ρη分別為天然氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度和壓力，Τ η、ρη取值分別為288Κ、 0. lMpa，Zg為天然氣平均可壓縮系數(shù)，取值為o-l，天然氣網(wǎng)水力方程中，當(dāng)(A2 -圮)Μ 時，上式中的sgnp(pk，Pm) = l，當(dāng)(/< -/<)<〇時，sgnp(pk，Pm)=_l; (5-3)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的天然氣網(wǎng)壓縮機能量消耗方程：其中：pf、pe分別為天然氣網(wǎng)中壓縮機首端節(jié)點和末端節(jié)點的壓強，BHP為壓縮機的能 耗，f為該壓縮機入口的體積流量，1為壓縮機的總效率，ck為壓縮機的多變系數(shù)，η。和ck從 壓縮機的出廠說明書獲?。? (5-4)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中的通過燃氣輪機耦合的電力系統(tǒng)與天然氣網(wǎng)之間的耦 合方程：其中：fTUr為燃氣輪機的燃氣體積流量，PTur為燃氣輪機的有功功率，&、C4PC 3為燃氣輪 機的燃氣系數(shù)，從燃氣輪機的出廠說明書獲??； (5-5)電-氣耦合多能流系統(tǒng)中天然氣網(wǎng)的節(jié)點體積流量平衡方程： Acf = L, 其中:AC為天然氣網(wǎng)的節(jié)點-支路關(guān)聯(lián)矩陣，從電-氣耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)獲 取，f為天然氣網(wǎng)的支路體積流量，L為天然氣網(wǎng)的節(jié)點注入體積流量； (6) 利用牛頓拉夫遜方法，求解上述電-氣耦合多能流方程組，得到該預(yù)想事故下的電-氣耦合多能流系統(tǒng)的多能流計算結(jié)果Ψ。，包括電網(wǎng)節(jié)點電壓幅值、電網(wǎng)支路有功功率、氣 網(wǎng)節(jié)點壓力和氣網(wǎng)支路流量，并將該預(yù)想事故從預(yù)想事故集Ω中刪除； (7) 根據(jù)步驟(5)的多能流計算結(jié)果Ψ。，對上述步驟(2)的安全運行約束$8。進行判斷： (7-1)若Ψ。滿足所有安全運行約束Ψs。，則返回步驟(5); (7-2)若Ψ。中存在不滿足狀態(tài)安全運行約束Ψ%的狀態(tài)，給出違反安全運行約束的警 告，則返回步驟(5); (8) 判斷電-氣耦合多能流系統(tǒng)當(dāng)前的安全運行狀態(tài)： (8-1)若步驟(7)中沒有給違反安全運行約束的警告，則判定該電-氣耦合多能流系統(tǒng) 處于安全正常狀態(tài)； (8-2)若步驟(7)中給出違反安全運行約束的警告，則判定該電-氣耦合多能流系統(tǒng)處 于安全預(yù)警狀態(tài)。
【文檔編號】H02J3/00GK105958480SQ201610364719
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】孫宏斌, 郭慶來, 王彬, 潘昭光, 陳瑜瑋
【申請人】清華大學(xué)