[发明专利]一种基于半不变量法的电-热互联综合能源系统概率能量流计算方法

说明书

本发明公开了一种基于半不变量法的电‑热互联综合能源系统概率能量流计算方法。该方法包含以下内容，首先在电‑热互联综合能源系统模型的基础上，同时考虑光伏出力、电负荷和热负荷等输入变量的随机性和相关性，建立电‑热互联综合能源系统概率能量流模型，然后通过Nataf变换将输入变量统一转化至独立标准正态空间，克服半不变量法概率能量流计算不能直接应用于输入变量具有相关性场合的不足，最后采用半不变量法计算电‑热互联综合能源系统概率能量流，获得系统状态变量的概率分布。算例分析结果验证了本文所提方法的有效性与实用性。

技术领域

本发明涉及综合能源系统运行调度领域，尤其涉及一种基于半不变量法的电-热互联综合能源系统概率能量流计算方法。

背景技术

随着经济的快速发展，能源、环境问题日益突出，如何实现对能源的清洁高效利用成为已成为国际能源领域重要的战略研究方向。综合能源系统一般涵盖集成的供电、供气、供暖、供冷、供氢和电气化交通等能源系统，以及相关的通信和信息基础设施。其中，热电联供网络目前发展最为迅速。自20世纪开始，在全球范围内就开始逐步建立热网。随着热网的普及以及热电联产(Combined Heat and Power,CHP)机组的逐步应用，电力系统和热力系统耦合不断加深，电-热互联综合能源系统逐渐引起国内外专家学者的广泛关注。

电力系统概率潮流计及不确定性的影响，计算可得输出随机变量的统计特征，从而为定量分析和评估不确定性因素对电力系统的影响奠定了基础。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(Monte CarloSimulation,MCS)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。目前概率潮流在电力系统中得到了广泛研究，但对于电-热互联综合能源系统的概率能量流分析，国内外鲜有报道。

半不变量法概率潮流在各输入变量相互独立的前提下采用代数运算代替卷积运算，具有计算简单和计算速度快等优点，得到了广泛应用。但该方法要求各输入变量相互独立，使其不能直接应用于输入变量具有相关性的场合。本发明针对现有方法求解效果不理想的问题，提供一种基于半不变量法的电-热互联综合能源系统概率能量流计算方法。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，基于半不变量法的电-热互联综合能源系统概率能量流计算方法。建立了电-热互联综合能源系统概率能量流模型，通过Nataf变换将输入变量统一转化至独立标准正态空间，采用半不变量法计算电-热互联综合能源系统概率能量流，获得系统状态变量的概率分布，计算中同时计及输入变量的随机性和相关性。

技术方案：本发明所述的一种基于半不变量法的电-热互联综合能源系统概率能量流计算方法包括以下步骤：

(1)建立电-热互联综合能源系统模型，包括：电力系统模型、热力系统水力模型、热力系统热力模型、CHP机组模型；

(2)针对光伏出力预测、负荷预测存在的误差，建立光伏出力和电、热负荷随机输入变量的概率模型；

(3)根据历史数据给出不同光伏电站、电-电负荷、热-热负荷以及电-热负荷之间的相关系数矩阵；

(4)根据所述相关系数矩阵通过Nataf变换处理相关非正态的光伏出力和相关正态的电、热负荷输入随机变量的相关性，将随机输入变量统一转化至独立标准正态空间；

(5)在独立标准正态空间计算随机输入变量的各阶半不变量；

(6)将随机输入变量的期望代入所述电-热互联综合能源系统模型，根据牛顿-拉夫逊法建立能量流方程；

(7)在基准运行点处对能量流方程进行泰勒展开，忽略2次以上的高次项，得到灵敏度矩阵；