[发明专利]一种综合能源系统概率能量流分析方法

说明书

技术领域

发明涉及一种综合能源系统概率能量流分析方法，属于综合能源系统监测及不确定分析技术领域。

背景技术

相比于其他一次能源，天然气经济环保、储量丰富，联合循环燃气轮机发电比重近年来逐步提升，因此有必要研究电力系统(electricpowersystem，EPS)与天然气系统(naturalgassystem，NGS)之间的相互影响。此外，集成了电力、天然气等多种能源形式的能源集线器(energyhub，EB)有望进一步加深EPS、NGS之间的耦合。由EPS、NGS(或其他能源系统)组成的综合能源系统(integratedenergysystems，IES)的构建是人类向更经济、环保、高效的能源系统转变的必经之路。

现有文献关于IES的研究大致可分为以下几个方面：

1)IES建模与能量流分析；2)IES协调规划；3)IES协调运行；4)IES市场协调博弈；5)IES可靠性分析。

值得引起注意的是，IES中大量的不确定性因素，包括电(气)负荷波动、间歇性能源出力波动、发电机故障、线路(管道)故障、市场的不确定性等，对上述归纳的IES的分析、规划、优化、市场博弈、可靠性等方面的影响是不可忽略的，现有确定性分析方法显然难以满足上述需求。不确定性因素对于电力网络的影响及分析方法已有较多研究，相比而言，不确定性因素对IES的影响分析的研究则相对较少。

在EPS中，根据输入随机变量的统计特征，通过概率潮流计算可得输出随机变量的统计特征，从而为定量分析、评估不确定性因素对EPS的影响奠定了基础。概率潮流的求解方法包括模拟法、解析法和近似法，其中模拟法中最为常见的蒙特卡罗模拟一般用于检验概率潮流方法的准确性；解析法中半不变量法计算效率高，在概率潮流中得到了广泛应用；近似法中最具代表性的点估计法的优点在于无需获知输入量与输出量具体的函数关系式，且易于处理相关性输入变量。目前概率潮流在EPS中得到了广泛研究，但对于IES的概率潮流(能量流)分析，国内外鲜有相关研究报道。

为此，本发明将概率潮流的概念推广到电-气混联综合能源系统的概率能量流分析中。首先建立了IES稳态能量流模型，接着分析了EPS、NGS中的不确定因素及其概率分布，然后采用蒙特卡罗模拟法求解IES概率能量流。最后，实际系统的算例测试验证了本发明方法的有效性与实用性。

发明内容

发明目的：本发明提出一种综合能源系统概率能量流分析方法，对综合能源系统中不确定性因素进行分析，提高综合能源系统的可靠性。

技术方案：一种综合能源系统概率能量流分析方法，包括以下步骤：

电力系统稳态建模；

天然气系统稳态建模；

能源集线器建模；

电力系统与天然气系统之间耦合；

综合能源系统稳态能量流分析；

分析综合能源系统中不确定因素的概率分布；

随机生成N次随机模拟的输入变量，并求解N次综合能源系统的稳态能量流。

优选地,所述电力系统稳态建模包括：

对于EPS中输电支路ij，支路ij的有功功率P_ij、无功功率Q_ij分别为：

P_ij＝(g_si+g_ij)V_i²-g_ijV_iV_jsinθ_ij-b_ijV_iV_jcosθ_ij

Q_ij＝-(b_si+b_ij)V_i²+b_ijV_iV_jsinθ_ij-g_ijV_iV_jcosθ_ij

式中：V、θ分别为节点电压幅值与相角，g_ij、b_ij分别为支路型等效电路的电导、电纳，g_si、b_si分别为节点i侧对地电导、电纳，

根据各支路功率，可得节点注入有功功率P_i、无功功率Q_i：