[发明专利]基于可靠性参数的电-气耦合系统的备用出力优化方法

说明书

本发明公开了一种基于可靠性参数的电‑气耦合系统的备用出力优化方法。本发明包括以下步骤：1)通过各类互感器采集电‑气耦合系统中各个设备的运行状态参数；2)构建电‑气耦合系统的可靠性模型；3)计算在故障传播过程中天然气系统与电力系统的可靠性参数：4)构建基于可靠性参数的电‑气耦合系统的备用出力优化模型；5)通过内点法求解电‑气耦合系统的备用出力优化模型，获得在故障下天然气系统的备用出力和电力系统的备用出力，调度服务器调整各产能设备的出力，使得各产能设备的出力满足电力负荷与天然气负荷需求。本发明可有效保障电‑气耦合系统中备用出力的充裕度，对于电‑气耦合系统的安全可靠运行具有重要作用。

技术领域

本发明涉及了属于综合能源系统可靠性管理及优化领域的一种电-气耦合系统的备用出力优化方法，尤其是涉及了一种基于可靠性参数的电-气耦合系统的备用出力优化方法。

背景技术

近年来，为建设清洁、高效、低碳和可持续的能源体系，电、热和气等耦合的综合能源系统已成为国内外研究的热点。天然气机组因具备发电效率高、灵活性强和排放低等优点，被世界各国广泛采用，其发电容量比例也逐年增加。天然气机组的广泛建设使得电力系统与天然气系统间的耦合日渐紧密，电-气耦合系统日渐成型。

电力与天然气耦合交互在促进能源行业提质增效的同时，也为故障跨系统传播提供了路径，带来诸多可靠性问题。具体来说，天然气系统中出现气源供应中断、管道泄漏等随机故障均可能导致天然气机组供气中断，由此机组不得不降低出力，使得电力系统运行面临诸多挑战。美国德克萨斯州等大停电事故表明，无法有效应对多能耦合引起的风险问题将严重威胁电-气耦合系统的安全运行。

作为系统可靠性管理的重要资源，备用容量可为调度机构提供充足的调节裕度，以应对负荷变化和可再生能源波动等因素。考虑到电-气耦合系统的交互作用，电力备用与天然气备用间存在支撑特性。然而，现有的研究多集中于研究电力与天然气备用间如何协调优化，忽略了故障传播引起的可靠性问题。因此，如何在考虑故障传播的同时，协同配置电力与天然气备用，对于保障电-气耦合系统的安全可靠运行至关重要。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种基于可靠性参数的电-气耦合系统的备用出力优化方法，针对电-气耦合系统，本发明首先通过电压、电流和气压等各类互感器获取各设备的运行状态及物理参数，以此作为备用出力优化模型的输入；紧接着，本发明根据各产能设备提供备用的可靠性模型，考虑故障传播过程依次构建天然气系统与电力系统的可靠性参数；最后，本发明构建考虑可靠性参数的备用出力优化模型，确定电-气耦合系统中气源、发电机组和储气装置的备用安排。本发明提出的基于可靠性参数的电-气耦合系统的备用出力优化方法，可有效保障系统备用容量的充裕度，对于电-气耦合系统的安全可靠运行具有重要作用。本发明可以直接应用于电力调度平台，在考虑故障传播的情况下确定各发电机组提供备用计划，所得的结果可直接用于电力系统调度过程，以保证系统的安全可靠运行。

本发明的技术方案如下：

本发明包括以下步骤：

1)通过各类互感器采集电-气耦合系统中各个产能设备、传输设备和用能设备的运行状态参数；

2)根据部分产能设备的运行状态参数，构建可靠性模型；

3)基于可靠性模型和剩余产能设备的运行状态参数，计算在故障传播过程中天然气系统与电力系统的可靠性参数：

4)基于电力系统和天然气系统的可靠性参数以及各个传输设备和用能设备的运行状态参数，构建基于可靠性参数的电-气耦合系统的备用出力优化模型；

5)通过内点法求解电-气耦合系统的备用出力优化模型，获得在故障下天然气系统的备用出力和电力系统的备用出力，调度服务器根据天然气系统的备用出力和电力系统的备用出力调整各产能设备的出力，使得各产能设备的出力满足电力负荷与天然气负荷需求，保证电-气耦合系统的安全可靠运行。