[发明专利]一种电-水综合能源系统的准稳态能流分析方法

权利要求书

1.一种电-水综合能源系统的准稳态能流分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取所述电-水综合能源系统的网络结构参数，并设置管道支路分段点数为I，管道分段步长Δx，时间步长为Δt，仿真时长为T；所述分段点包括上、下游端节点；

2)获取电-水综合能源系统的初始稳态能流，即时间t＝0时配水网的能流分布和配电网的潮流分布；

3)利用特征线法计算配水网在下一时段的暂态能流和水泵功率；

利用特征线法计算配水网在下一仿真时段的暂态能流的步骤包括：

3.1)基于已知的配水网的能流分布计算管道内下一时刻各分段点位置的管道流量q(t+1)和管道水头H(t+1)；

计算管道在任意时刻各分段点位置的管道流量q和管道水头H，步骤包括：

3.1.1)利用特征线法计算配水网暂态能流的主方程，即：

式中，q表示管道流量；H表示管道水头；g为重力加速度；c为水锤波速；D为管道直径；A为管道断面积；f为水力阻力系数；x为空间；t为时间；C⁺和C^-分别表示沿管道两个不同方向的正特性方程和负特性方程；

3.1.2)将公式(1)和公式(2)改写如下：

3.1.3)联立公式(3)和公式(4)，计算管道在下一时刻各分段点位置的管道流量和管道水头，得到：

式中，(t+1)表示下一时间步长；下标i表示支路的分段节点；i＝1、2、3，...，I；(i-1)和(i+1)表示管道分段节点i的相邻节点；q_i(t+1)表示下一时间步长节点i的管道流量；q_i-1(t)、q_i+1(t)表示时间t节点i-1和节点i+1的管道流量；H_i-1(t)、H_i+1(t)表示时间t节点i-1和节点i+1的管道水头；H_i(t+1)表示下一时间步长节点i的管道水头；

3.2)基于与支路两端分段点相连的元件确定相应端节点的连续性条件；

3.3)根据管道两端连接的不同设备确定边界条件；

3.4)将节点连续性方程、各管道中已知分段点的流量q(t)和水头H(t)代入边界条件中，求解得到下一时间步长各端节点的流量和水头；

3.5)根据步骤3.1)至步骤3.4)计算出的配水网能流分布，利用水泵功率计算公式确定下一时间步长的水泵功率；

4)将下一时间步长的水泵功率代入配电网中，作为电负荷，并计算下一时间步长的配电网能流；

5)保存能流计算结果，若当前时间t小于总时长T，则返回步骤3)，否则，输出配电网能流。

2.根据权利要求1所述的一种电-水综合能源系统的准稳态能流分析方法，其特征在于，管道分段步长Δx和时间步长为Δt满足如下关系：

式中，c为水锤波速。

3.根据权利要求1所述的一种电-水综合能源系统的准稳态能流分析方法，其特征在于，节点j的连续性条件分别如公式(8)和公式(9)所示，即：

式中，下标ta、ws、d、u和p分别表示蓄水池、水源、水负荷、水泵和管道；N_ta(j)、N_ws(j)、N_d(j)、N_u(j)和N_p(j)分别表示蓄水池、水源、水负荷、水泵和管道的节点集合；分别表示t时刻蓄水池节点、水源节点、水负荷节点、水泵上游节点、水泵下游节点、管道上游端节点、管道下游端节点的流量；分别表示t时刻蓄水池节点、水源节点、水负荷节点、管道上游端节点、管道下游端节点的水头；分别表示t时刻水泵出水和水泵进水；1表示上游端节点，I表示下游端节点。