[发明专利]计及相关性的电-热互联综合能源系统概率能量流计算方法

说明书

本发明公开了一种计及相关性的电‑热互联综合能源系统概率能量流计算方法，首先建立电‑热互联综合能源系统稳态能量流模型，然后分析系统中光伏出力和电、热负荷等随机变量的概率分布，最终建立计及相关性的电‑热互联综合能源系统概率能量流模型；在此基础上，采用基于Nataf变换和拉丁超立方采样的蒙特卡罗模拟法，计算计及相关性的电‑热互联综合能源系统的概率能量流，获得系统状态变量的概率统计信息。本发明建立了电力系统、热力系统和耦合环节的数学模型，提供了一种电‑热互联综合能源系统稳态分析方法，获得系统状态变量的概率统计信息，更全面地揭示了综合能源系统的运行特性，有利于提高能源的利用效果和能源系统的安全运行。

技术领域

本发明属于电力技术领域和能源技术领域，涉及多能互补综合能源系统，为一种计及相关性的电-热互联综合能源系统概率能量流计算方法。

背景技术

随着社会能源结构调整，节能减排压力不断增加，可持续的能源开发与利用模式被公认为未来能源行业发展和变革的方向。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-热互联综合能源系统中，电能和热能在传输的各个环节存在复杂的耦合关系和多时空特性。电能易于传输且运行控制技术相对成熟，具备大范围能量流集中、输送与调配的平台优势。热能惯性更大、储热成本更低，对不同能源的耦合具有良好的适应与耐受能力。电力系统和热力系统本身各有不同的组成、模型、特性等，相互作用和相互影响。对于不同的时间尺度、空间尺度，又对应不同的研究对象、研究问题和研究方法。复杂的耦合关系和多时空特性相互交织，进而形成了相互关联的有机整体，显著增加系统的复杂程度，给系统的协调分析与运行带来极大的困难。

近年来，以风、光为代表的可再生能源发电出力的随机性和波动性严重制约了可再生能源系统的发展，如何增强其接入能力成为可再生能源系统构建的重点和难点。目前，各能源系统分开规划、独立运行，相互协调能力弱，仅依靠挖掘单一系统内部的潜力，难以走出可再生能源消纳的困境。电-热互联综合能源系统利用系统所具有的多时空特性，充分发挥热能良好的适应与耐受能力，通过耦合环节(如CHP机组、电锅炉)的灵活调节，能够为可再生能源的随机性和波动性留有调节裕度，为可再生能源的消纳提供了新机遇。在面向可再生能源消纳的场景下，电-热互联综合能源系统面临的问题不再是局部分析，而是广域的多时空协调。

在多能互补综合能源系统背景下，随着可再生能源的进一步渗透，电-热互联综合能源系统的不确定性因素，例如可再生能源出力波动、负荷波动、系统故障等，给系统的安全运行带来了挑战。电-热互联综合能源系统中电、热负荷同类型负荷之间具有相关性，不同类型负荷之间具有相关性，光伏出力的时空分布也具有相关性，这些相关性影响也不容忽视。在电力系统中，概率潮流计算广泛应用于具有不确定性因素场景的分析中，但是对于电-热互联综合能源系统概率能量流的分析，国内外鲜有相关研究报道。本发明提供一种计及相关性的电-热互联综合能源系统概率能量流计算方法，获得系统状态变量的概率统计信息。

发明内容

本发明建立了详细的热力系统水力、热力和耦合环节模型，进一步挖掘电-热互联综合能源系统可再生能源消纳的潜力。为解决可再生能源发电出力随机性和波动性的影响，本发明充分考虑可再生能源的不确定性和能源相关性的影响，提供一种计及相关性的电-热互联综合能源系统概率能量流计算方法。

本发明的技术方案为：计及相关性的电-热互联综合能源系统概率能量流计算方法，包括以下步骤：

步骤1：用交流潮流模型描述电力系统稳态模型；根据传热介质的流体特性和传热特性，建立热力系统稳态模型；

步骤2：通过热电联产CHP机组和电锅炉建立电力系统和热力系统的耦合关系，建立电-热互联综合能源系统的稳态能量流模型；