[发明专利]一种考虑储能配合的工业园区综合能源系统供能故障处理方法

权利要求书

1.一种考虑储能配合的工业园区综合能源系统供能故障处理方法，包括系统建模、储能设备定址定容方法和考虑储能配合的供能故障处理方法，其特征在于，所述系统建模包括设备模型和负荷模型，所述设备模型包括产能设备模型和储能设备模型，所述负荷模型分为经济性不可中断负荷L_min、经济性可中断负荷L_eco,il和非经济性可中断负荷L_non,il，所述储能设备定址定容方法包括储能设备定容方法和储能设备定址方法，所述考虑储能配合的供能故障处理方法包括故障判断、故障源定位、故障处理策略生成、故障恢复和约束条件，所述约束条件包括能量供需平衡约束、产能设备约束、储能设备约束和能流网络约束，所述能流网络约束包括电力网络约束、热力网络约束；

所述储能设备定容方法首先从储能设备的运行机理出发，考虑储能设备在故障工况下的供能替代作用：综合能源系统中设备的出力变化会受到爬坡或滑坡速度的限制，单位时间内其功率的变化不可超过其允许的爬坡或滑坡范围，因而考虑供能故障发生时使用备用机组替代的情况，产能设备的出力从停机状态到达额定工况需经历一段爬坡时间，即为产能设备启动响应时间：

式中：P_R,i为产能设备i的额定功率，为产能设备i的向上爬坡速率；

考虑极端情况，故障工况下需启用备用机组替代供能，在响应时间内，该产能设备的出力不稳定，因而系统需要由储能设备提供工厂的最低生产负荷，基于此给出一个储能设备的最大容量下限，以储热设备为例：

式中：为产热设备集合，为系统内的经济性不可中断热负荷，Δt_i为设备i的启动响应时间；

所述储能设备定址方法：

式中：N^HS是储热设备可能的选址地点集合，SN^h是系统供热节点集合，是典型日内供热节点i的供热总量，是典型日内所有供热节点的供热总量，l_n,i是储热热备选址地点n与供热节点i之间的管道长度；

所述故障源定位的故障源检索方法：

a.监测系统实时设备参数，包括电流、电功、压强、温度和流量等数据，与故障判据库内的对应数据比较，判断数据是否异常；

b.若设备参数均无异常，则判定系统正常运行，若发现系统某设备监测数据异常，则自该设备起按照系统设备拓扑自下而上检索设备的监测参数直至发现第一个输入、输出能流参数均正常的设备或至系统源端；

c.根据最终检索结果，若发现系统源端存在供能数据异常，则判断为外部供能故障，若系统源端供能数据正常，而独立若干设备存在数据异常，则判断为内部供能故障；

所述故障恢复方法为

建立综合能源系统故障恢复模型：

目标函数：f₁＝min C_ost

C_ost＝C_mat+C_csu

优化目标f₁为综合能源系统运行周期内的经济成本最低，式中：C_ost为系统的运行经济成本，C_mat为维护成本，C_csu为能耗成本，Ω_G+S为产能设备和储能设备的集合，f_i,t为设备的可变维护成本系数，a_i为设备的固定维护成本系数，P_i,t为设备的实时功率，S_i为设备容量，A_e,t、A_g,t分别为实时电价和实时天然气价格，为电网购电功率，M_G,t为采购天然气流量；

f₂＝min L_cut,eco

优化目标f₂为综合能源系统故障处理运行周期内切除的经济性负荷总量最低，式中：L_cut,eco为故障处理过程中切除的经济性负荷总量，SN为系统供热节点集合，ΔL_eco,i,t为供能节点i切除的经济性负荷量；

故障处理过程中可将上述两个优化目标加权联立，得到优化目标函数：

min F_obj＝εωC_ost+(1-ω)ΔL_eco,ω∈{0,1}

式中：ε为数量级常数，ω为权重系数，为零一变量，当故障策略结果判断为策略一时，不切除经济性负荷，ω取0；当故障策略结果判断为策略二或三时，需切除经济性负荷，ω取1。