[发明专利]一种基于拓扑分析的电-气综合能源系统稳态能量流计算方法

权利要求书

1.一种基于拓扑分析的电-气综合能源系统稳态能量流计算方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

1)建立所述天然气系统模型。

2)基于KCL定律，建立电-气综合能源系统稳态能量流模型；

3)将电-气综合能源系统分解为辐射状支路和天然气环网；

4)计算辐射状支路的天然气能量流；

5)根据牛顿-拉夫逊方法计算稳态能量流；所述稳态能量流包括电力系统潮流和天然气环网能量流。

2.根据权利要求1或2所述的一种基于拓扑分析的电-气综合能源系统稳态能量流计算方法，其特征在于，所述天然气系统模型主要包括天然气管道集总参数模型、压缩机模型、P2G模型和燃气机组模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于拓扑分析的电-气综合能源系统稳态能量流计算方法，其特征在于，建立天然气管道集总参数模型的主要步骤如下：

1)建立天然气管道稳态模型，即：

式中，p_k、p_m分别为天然气管道两端节点气压；f_km为管道流量；sign(p_k,p_m)表示天然气的实际流动方向，当p_kp_m时sign(p_k,p_m)＝1，当p_k≤p_m时sign(p_k,p_m)＝-1；C_km为天然气管道传输性能参数；C₀为常数；T_b、p_b分别为基准温度和基准气压；z_a为天然气可压缩系数；L_km为管道长度；δ为天然气相对于空气的比重；T_G表示天然气的温度；λ_km为管道摩擦系数；D_km为天然气管道内径；

2)建立天然气管道温度随距离衰减函数，即：

式中，T_en、T_k分别为环境温度和首端温度；T_x,km是距离管道首端x处的温度；η_JT为汤姆逊效应系数；a为温度衰减指数；

其中，温度衰减指数a如下所示：

式中，U_km为管道传热系数；C_p为天然气定压比热容；m_km为天然气的质量流量；

天然气的质量流量m_km如下所示：

天然气的密度ρ_km如下所示：

式中，R为理想气体常数；M_air为空气相对分子质量；

3)建立天然气管道的微元模型；

4)基于天然气管道的微元模型，更新天然气管道稳态模型，得到：

式中，p+dp、p为距离管道末端x处的微元dx的首尾气压；

天然气管道传输性能参数C′_km如下所示：

5)将公式(3)带入公式(7)，得到：

6)建立天然气管道集总参数模型的边界条件，即：

7)对公式(9)进行积分，并带入公式(10)，得到更新后的天然气管道稳态模型，即：

式中，C″_km为天然气管道传输性能参数；T_k|m为天然气管道首端温度。