[发明专利]一种基于电-气耦合系统的故障恢复博弈模型

说明书

本发明公开了一种基于电‑气耦合系统的故障恢复博弈模型，涉及了主动配电网故障恢复策略。本发明利用天然气系统对电网中部分失电负荷进行恢复，构建了综合收益费用最大且重要负荷恢复最大为目标的配电网主从博弈模型，通过主从博弈模型求解，即主动配电网经过孤岛划分及主网重构相互配合后的恢复方案。在考虑综合恢复收益中设置恢复风险系数来表示分布式能源的不确定性，天然气系统所转换的部分电能补充负荷时变性带来的不确定性。通过对PGE69节点配电系统算例的仿真分析，验证了所用方法的有效性。

技术领域

本发明涉及主动配电网故障恢复策略，具体涉及一种基于电-气耦合系统的故障恢复博弈模型。

背景技术

综合能源系统现在是世界范围内研究的热点，随着多种能源的共同发展，电力系统现在向综合能源系统转型，以电能为核心，突破各种能源的单独设计与运行，将多种能源耦合到同一系统中量化分析。综合能源系统融合电力系统、天然气系统、热力系统以及供电、供气、供热，利用多种能源恢复电力网络故障是目前发展趋势。

在目前故障恢复的研究中，利用分布式能源对非故障失电区进行供电恢复，但由于分布式能源具有一定的间歇性、波动性，为供电网络进行恢复时带来了不确定性，会使网络恢复不稳定具有二次失电的风险。

综合能源系统多用在调度与规划中，在故障恢复中使用甚少，在非故障失电区利用综合能源进行暂时恢复，减少重要负荷的损失与增大经济效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电-气耦合系统的故障恢复博弈模型，旨在对于非故障失电区进行负荷恢复，将天然气与分布式发电的不确定性作为恢复风险系数放入综合恢复收益中，将收益与恢复网络进行博弈，求得综合收益与网络拓扑结构相均衡的网络恢复策略。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于电-气耦合系统的故障恢复博弈模型，其特征在于：其步骤如下：

(1)建立能源集线器模型

将可燃气体网络与电力系统进行耦合，在电力系统发生故障时，利用可燃气体网络对电力系统进行故障恢复；其中，可燃气体网络输出电能到电力系统，以及输出热能；确定可燃气体网络与电力系统的耦合关系，其中电力系统为分布式发电；

(2)建立能源集线器的不确定模型

在故障恢复期间内，基于耦合关系确定基于预测精度、预测值的分布式发电出力，以及确定可燃气体网络实际出力，建立分布式发电出力、可燃气体网络实际出力、故障恢复风险三者的相关性；将其作为能源集线器的不确定模型；

(3)确定能源集线器模型的目标函数与网络约束条件

确定基于能源集线器模型负荷恢复收益、恢复成本、不确定模型恢复风险的目标函数，同时确定基于配电网辐射状、电网安全、功率平衡的电力系统约束条件，确定基于能源集线器模型气源点流量、管道节点流量平衡、管道节点气压的可燃气体网络约束条件，以及确定能源集线器模型中可燃气体网络能量与电力转化的约束条件；

(4)故障恢复方案的确定

A、读取能源集线器模型的初始状态，以及分布式发电出力的预测精度、预测值，基于目标函数的最大化，确定能源集线器模型最优网络拓扑结构，在此最优网络拓扑结构中确定目标函数最小时的最劣预测值，

B、保持此最劣预测值，同时调整网络拓扑结构，利用求解恢复路径方法，得到目标函数最大化的新网络拓扑结构，确定包括恢复成本、不确定模型恢复风险在内的总成本K1；在此网络拓扑结构中确定目标函数最小时的最劣预测值，以及确定包括恢复成本、能源集线器不确定模型恢复风险在内的总成本K2；

C、重复步骤B，当K1与K2相等时，停止重复步骤B，并将总成本为K1时拓扑结构作为恢复方案。

进一步的技术方案在于：所述可燃气体为天然气。