[发明专利]一种混合暂态分析方法及混合暂态分析系统

说明书

本发明提供一种用于多能互补综合能源系统的混合暂态分析方法及混合暂态分析系统，通过构建多能互补综合能源系统的混合暂态模型及采用混合步长暂态分析方法对多能耦合系统进行网络分析，能够有效支撑系统级的分析计算，并从时域角度进行非电系统中长期暂态‑电力系统机电暂态的混合暂态仿真，提高对系统全过程仿真模拟的精度。

技术领域

本发明属于能源互联网领域，涉及一种用于多能互补综合能源系统的混合暂态分析方法及混合暂态分析系统。

背景技术

近年来，以能源互联网为特征的第三次工业革命已蓄势待发。能源互联网的特征是以电网为主干和平台，进行多种能源形式的耦合互补。多能耦合系统的网络分析是能源互联网领域的重要研究内容之一，是进行系统规划、运行调控、能源交易的计算依据与基础，这里不仅要考虑系统中供能侧、用能侧各自的能量转换互补，更要考虑多能系统的网络平衡。目前，在传统的电、热、气等各自领域，各系统分析方法相对成熟，例如，电力系统采用潮流计算；热力系统遵循流体和热力学定律，通过联立水力(或蒸汽)和热力两组方程计算；天然气系统遵循流体力学定律，用流体力学方程表征计算。此外，随着风机、光伏和CHP/CCHP等可再生能源/清洁能源的大量建设以及主动性配网、智能微网的兴起，也提出了较多针对单个设备和小型电力网络的建模及仿真方法，部分微网系统由于存在多种能源形式的综合利用，也提出了相应的数学模型。上述大部分模型主要从设备角度出发，考虑了能量、动量以及质量等“点”平衡，但均没有考虑网络平衡，并不适于系统级的分析计算。

相比而言，文献[1]和[2]分别研究了电网与天然气网络、热网的联合潮流分析，文献[3]、[4]使用网络流模型对美国的煤、天然气和电网进行了仿真分析，这些文献从系统角度出发，考虑了网络平衡以及系统的多能特性，其中的电网部分，考虑的主要是传统交流电网中的一些典型设备，计算方法也是以传统的牛顿-拉夫逊法为主，对于电网设备种类多样(如新能源电场、FACTS器件等)或采用交直流混联电网结构等复杂情况，上述方法未见说明，此外，现有技术也未提及用户可以自己开发模型并接入计算的方法。

另一方面，目前在电、热各自的领域都有专业的仿真软件进行辅助分析，例如电领域中的PSASP、BPA、PSCAD等，热领域中的Thermoflow、Ansys、Cycle-Tempo等，然而这些软件并未考虑除自身领域以外的多能之间的耦合。

[1]Martinez-Mares A,Fuerte-Esquivel C R.A Unified Gas and Power FlowAnalysis in Natural Gas and Electricity Coupled Networks[J].IEEE Transactionson Power Systems,2012,27(4):2156-2166.

[2]X Liu,N Jenkins,J Wu,et al.Combined Analysis of Electricity andHeat Networks.Energy Procedia,2014,61:155-159.Liu X.Combined AnalysisofElectricity and Heat Networks[D].CardiffUniversity Institute of Energy,2013.

[3]Quelhas A,Gil E,McCalley J D,et al.A Multiperiod GeneralizedNetwork Flow Model ofthe U.S.Integrated Energy System:Part I—ModelDescription[J].IEEE Transactions on Power Systems,2007,22(2):829-836.