[发明专利]计及联动故障的综合能源系统概率能流计算方法及装置

说明书

本发明公开了一种计及联动故障的综合能源系统概率能流计算方法及装置，方法包括：根据输入的原始数据生成若干个随机场景，利用非序贯蒙特卡洛模拟技术选取综合能源系统的状态；根据不同类型的跨系统故障的特征以及故障识别矩阵，利用迭代的思想搜寻受跨系统故障影响而强迫停运的元件根据综合能源系统的实际状态进行确定性的多能潮流计算，记录综合能源系统输出变量的状态并得到每个输出变量的方差系数；若所有方差系数都小于给定阈值，结束模拟过程并输出最终结果；否则，需要继续抽取系统实际状态进行计算；针对元件故障所引起的系统运行状态大幅度波动的现象提出加固元件以及改变耦合设备接入方案。装置包括：处理器和存储器。

技术领域

本发明涉及电-热-气区域综合能源系统领域，尤其涉及一种计及联动故障的综合能源系统概率能流计算方法及装置。

背景技术

在能源需求大幅度增长与环境保护日益迫切的双重压力下，许多国家将注意力投向了未来30～50年人类社会能源的主要承载形式——综合能源系统，它可实现不同供用能系统间的有机协调，可提高社会能源供用的安全性、灵活性、可靠性^[1]。然而，综合能源系统中大规模且多样化的源荷接入以及多种耦合元件的运行状态会为IES(综合能源系统)带来大量的不确定因素使得传统的确定性潮流计算与最优潮流计算不能够全面反映系统的运行状态。因此，进行概率能流的研究可以让运行规划人员对系统未来的状况有更全面的了解，从而为决策提供有益的指导^[2]。

在研究概率能流的问题之前，首先要解决综合能源系统的稳态能流仿真问题。其中主要包括对各个能源子系统的建模工作以及整体系统模型的求解技术。现阶段已有不少文献介绍了对区域电力系统、区域热力系统以及燃气系统的建模方法。燃气管网的稳态模拟技术包含了牛顿节点法，牛顿环路法以及环路节点法；其中牛顿节点法通过不断修正节点压强得到最终结果，而牛顿环路法与环路节点法通过不断修正环路流量得到最终结果。区域供热系统的模型主要可以分为热工和水力两部分进行分析^[3]。对于由多个能源子系统所构成的IES，稳态能流的求解算法主要包括：分立求解算法与联合求解算法。前者仅需按照一定顺序计算各个子网络的稳态能量流，但要单独考虑能源耦合环节；后者则直接构建多种能源网络的统一雅可比矩阵。

概率能量流计算则是在确定性能流计算的基础上，考虑了系统各种不确定因素的随机性；这些不确定性因素的来源包括：多元化负荷随时间的连续性波动，分布式电源的间歇性出力以及耦合设备的随机停运等。针对IES的概率能流所研究的问题，目前主要关注于计算性能方面的提高，而没有计及元件失效这一常见的不确定性因素。

参考文献

[1]贾宏杰，王丹，余晓丹，等。区域综合能源系统若干问题研究[J].电力系统自动化,2015,39(7):198～207

[2]Pei Zhang,Stephen T.Lee.Probabilistic Load Flow Computation Usingthe Method of Combined Cumulants and Gram-Charlier Expansion.[J].IEEETrans.Power Syst.,2004,19(1):676～682.

[3]Liu X.Combined analysis of electricity and heat networks[D].Cardiff University,2013.

发明内容

本发明将在传统计及源荷不确定性的区域综合能源系统(Regional IntegratedEnergy System,RIES)概率潮流的基础上，提出了一套涉及源荷波动和元件运行状态等多种不确定性因素的多能概率潮流方法，它能够发现传统多能概率潮流计算方法中可能忽略的高危运行状态，并且针对元件故障所引起的系统运行状态大幅度波动的现象提出了加固元件以及改变耦合设备接入方案等改进措施；这些措施可以有效地减缓系统在面对不确定性因素下运行状态的变化，从而提高系统整体的安全性和稳定性，详见下文描述：