[发明专利]一种获取电‑气互联能源系统可用输电能力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种获取电-气互联能源系统可用输电能力的方法，属于电-气互联能源系统分析、优化、市场技术领域。

背景技术

以不可再生的化石燃料作为一次能源的传统发电机组环境污染大，难以适应现代智能电网、低碳社会的发展需求。相比而言，天然气储量丰富，且以天然气为一次能源的燃气轮机(natural-gas fired power plants，NGFPP)有如下优点：1)发电效率高；2)碳排放量小；3)动作响应块。因而近年来NGFPP发电比例显著提高，电力系统与天然气系统的耦合不断增加。同时，随着电转气技术的成熟，有望实现电能的大规模存储，从而为风能、太阳能等可再生能源的消纳提供了保障，更深层次地加深电力系统与天然气系统之间的耦合。

传统意义上，电力系统与天然气系统是相互独立、高度自治的系统，二者的规划、运行、控制等方面均由各自的运营机构独立执行。但随着二者之间的高度融合，相互独立的运营方式未必适用。例如，当电力系统可再生能源出力、电负荷功率波动时，部分功率波动需要由天然气系统平衡。另一方面，天然气的市场价格直接决定了NGFPP的运行成本，继而影响了电力系统的优化调度；同时，当天然气系统发生大扰动或故障时，直接影响了NGFPP的天然气供应，进一步威胁到电力系统的安全性与可靠性。因而，迫切需要从统一、协调的方式的视角去分析电力系统与天然气系统。

电力系统可用输电能力(available transfer capacity，ATC)衡量了在满足电力系统安全约束的基础上互联电网不同区域间的功率交换能力。ATC的计算结果对于电力市场的买卖双方至关重要，同时也可用于电力系统的规划、安全稳定评估。ATC的获取方法主要包括直流潮流法、重复潮流法、最优潮流法、连续潮流法。值得引起注意的是，现有ATC获取方法仅仅计及了电力系统的安全约束，并没有考虑一次能源系统-天然气系统的运行约束。特别是当NGFPP发电比重较大时，NGFPP输出功率的大额度增长可能会迫使天然气系统的运行状态超出安全约束(例如节点压力越限、管道流量越限)，从而影响NGFPP的一次能源供应。因而NGFPP的出力约束不仅仅取决于自身的装机容量，天然气系统的安全约束也是不可忽略的。

本发明研究了计及电-气互联能源系统静态安全约束的ATC计算。为易于处理电力系统、天然气系统的各类约束，本发明提出了电-气互联能源系统的静态安全域的概念，基于连续潮流法计算ATC。最后，实际系统的算例测试验证了本发明所提方法的有效性。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种获取电-气互联能源系统可用输电能力的方法，从互联能源系统的角度出发，更合理的评估不同区域间的功率交换能力，从而为整个能源市场的参与者带来更大的经济利益。

技术方案：本发明提出一种获取电-气互联能源系统可用输电能力的方法，包括以下步骤：

根据电力系统的实时运行参数建立电力系统稳态潮流方程和电力系统静态安全约束方程，所述电力系统的实时运行参数包括网络参数、拓扑、发电机实时出力、电负荷功率；

根据天然气系统的实时运行参数建立天然气系统稳态能量流方程和天然气系统静态安全约束方程，所述天然气系统的实时运行参数包括网络参数、拓扑、储气点流量供应、气负荷流量；

利用燃气轮机消耗的天然气流量与输出电功率关系建立电力系统与天然气系统的耦合约束方程；

利用连续潮流法，引入负荷参数λ取最大值作为优化目标，以所述电力系统稳态潮流方程、电力系统静态安全约束方程、天然气系统稳态能量流方程、天然气系统静态安全约束方程和耦合约束方程为约束条件建立优化方程；

求解所述优化方程，所求得的负荷参数λ的最大值为电-气互联能源系统的电力系统可用输电能力。

其中，所述电力系统静态安全约束包括：