[发明专利]一种提升电力系统恢复力的电-气网扩展规划方法

说明书

本发明公开了一种提升电力系统恢复力的电‑气网扩展规划方法，对不同极端事件下的电力系统与天然气系统故障场景的生成与削减；根据直流潮流对电力系统进行建模；根据韦茅斯方程对天然气系统进行建模；使用分段线性化的方法对非线性Weymouth方程进行线性化；利用hedging progressive algorithm方法对产生的随机规划问题进行求解，并得到燃气发电机和储气罐的最有安装位置，提升综合能源系统的恢复力。利用本发明方法可以对综合能源系统中燃气发电机和储气罐的安装位置进行优化，同时可虑了综合能源系统和恢复力两大重要的研究方向。利用本方法获取的燃气发电机和储气罐安装位置，可以有效降低灾中电力系统的切负荷量，提升电力系统的恢复力。

技术领域

本发明属于电力系统安全规划运行技术领域，具体涉及一种提升电力系统恢复力的电-气网扩展规划方法。

背景技术

由于对环境问题以及能源危机的担忧，近年来综合能源系统得到了许多国家的重视。综合能源系统的发展有利于实现各类能源系统的互补互助，大大提高能源利用效率。

目前电力系统与其他能源系统耦合已经越来越紧密，电力系统具有往综合能源系统发展的趋势。但极端事件的发生频率也在近几年大大提高，它们对各类能源系统的影响非常大。由于发展综合能源系统，各系统间的耦合增强，某一系统的故障可能引发多个系统的故障。而恢复力研究涉及灾前、灾中以及灾后过程中采取多种有效措施来减小切负荷量、灾害结束后能够快速恢复到正常运行状态。应对极端事件的能力逐渐成为电力系统必不可少的能力，研究在综合能源系统背景下的电力系统的恢复力提升策略是非常有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种提升电力系统恢复力的电-气网扩展规划方法，给出电气耦合系统中燃气发电机和储气罐的最佳安装位置，根据规划结果，有效减少面对灾害时电力系统的切负荷量，提高电力系统的恢复力。

本发明采用以下技术方案：

一种提升电力系统恢复力的电-气网扩展规划方法，初始化给定电力系统和天然气系统的参数，对于发生的极端事件，获取元件在对应强度极端事件下的故障率和故障概率；再利用非时序蒙特卡洛抽样法生成极端事件发生后电力系统和天然气系统中元件的故障场景，并按照发生概率进行削减；基于直流潮流建立电力系统模型，基于韦茅斯方程建立天然气系统的模型，对天然气系统中的非线性约束进行分段线性化；然后建立电力系统与天然气系统的联系；通过燃气发电机耦合电力系统与天然气系统，建立一个描述灾中抵御过程的随机规划模型，提出目标函数，将目标函数和电力系统模型约束、天然气系统模型约束、分段线性化约束、电网与天然气网的能量交换和燃气发电机的出力限制形成一个MILP问题；使用hedging progressive algorithm算法对进行求解，得到储气罐与燃气发电机的规划位置。

具体的，在风暴灾害下，t时刻元件的故障率λ_wind(w(t))为：

元件的故障概率p为：

其中，w(t)为t时刻风速；γ₁、γ₂、γ₃为拟合参数，λ_norm是正常情况下元件的故障率，T_y为时间。

具体的，获得极端事件的场景具体为：

首先使用非时序蒙特卡洛法进行抽样，在[0,1]空间内获取随机数randomnumber，并与故障概率failure probability比较，当随机数大于故障概率时，元件正常运行，否则被破坏：

其中，state代表状态，1表示正常工作，0表示故障。

具体的，电力系统模型具体为：