[发明专利]一种基于全纯函数的气电联合网络动态仿真计算方法

权利要求书

1.一种基于全纯函数的气电联合网络动态仿真计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、输入气电联合网络的参数和运行数据、动态仿真的时段与步长；其中，设置动态仿真的时段为[0，t^end]，步长用变量Δt代表，设置当前时刻t^*＝0；

S2、基于气电联合网络的参数和运行数据、动态仿真的时段与步长，用时间变量的全纯函数代表气电联合网络动态方程中的未知变量，构建含有全纯函数的气电联合网络动态方程，并计算在当前时刻各全纯函数的未知系数，包括以下步骤：

S201、在电力系统中，用含有时间变量t的全纯函数V(t)代表各节点的电压向量，全纯函数写为总共N阶的幂级数形式，n代表阶数，v_n为幂级数第n阶项的系数，V(t)写为以下形式：

在天然气系统中，用含有时间变量t的全纯函数代表管道内天然气流量和节点处天然气压强，具体包括四类全纯函数：代表天然气系统各管道入口处的天然气流量的F^Pin(t)、代表天然气系统各管道出口处的天然气流量的F^Pout(t)、代表天然气系统各管道入口处的天然气压强的Π^Pin(t)、代表天然气系统各管道出口处的天然气压强的Π^Pout(t)，这四类全纯函数写为幂级数形式，总共N阶，n代表阶数，分别为幂级数F^Pin(t)、F^Pout(t)、Π^Pin(t)、Π^Pout(t)第n阶项的系数，f_n、Π_n的幂级数表达式写为以下形式：

气电联合网络其它的未知变量同样用含有时间变量t的全纯函数代表，具体包括四类全纯函数：电力系统燃气轮机所消耗天然气气量的F^GT(t)、代表电力系统各燃气轮机发电量的P^GT(t)、代表电力系统为天然气系统中各电驱动的压缩机所提供电量的P^EC(t)、代表各天然气驱动的压缩机耗气量的F^GC(t)，这四类全纯函数写为幂级数形式，总共N阶，n代表阶数，分别为幂级数F^GT(t)、P^GT(t)、P^EC(t)、F^GC(t)第n阶项的系数，各全纯函数的幂级数表达式写为以下形式：

设置整个仿真时段的初始时刻为t₀，t₀＝0；

式(1)至(9)中的全纯函数的零阶项系数全部已知，零阶项系数的值来自于气电联合网络在初始时刻各未知变量的值；

S202、利用式(1)至(9)中的全纯函数及时间变量t表达气电联合网络的动态方程组中的各项方程如下：

式(10)至(12)中，为代表电力系统PQ节点电压相量的全纯函数的共轭，计算公式为Y_ipq,k代表电力系统的导纳矩阵中PQ节点对应所有节点的元素，V_k(t)为代表电力系统所有节点电压相量的全纯函数；代表电力系统PQ节点功率注入量的共轭值，代表电力系统PQ节点处电驱动压缩机耗电量的全纯函数；V_igen(t)和分别代表电力系统发电机节点电压相量的全纯函数及其共轭，计算公式为V_igen,sp代表电力系统发电机节点电压相量预定值；V_ipv(t)和分别代表电力系统PV节点电压相量的全纯函数及其共轭，计算公式为Y_ipv,k和分别代表电力系统的导纳矩阵元素中PV节点对应所有节点的元素及其共轭，P_ipv代表电力系统PV节点的有功注入功率，代表电力系统PV节点处为天然气系统中电驱动压缩机所提供电量的全纯函数；

式(13)至式(17)中，代表天然气系统中节点-从该节点流出管道关联矩阵中对应节点ing、管道bng的元素，代表天然气系统中节点-流入该节点的管道关联矩阵中对应节点ing、管道bng的元素，代表天然气系统管道bng入口处的天然气流量全纯函数、代表天然气系统管道bng出口处的天然气流量全纯函数，和分别代表天然气系统中节点ing处用气量和供气量，代表电力系统第igt台燃气轮机所消耗的天然气气量，为天然气系统节点-天然气驱动压缩机关联矩阵中对应天然气节点ing、天然气驱动压缩机igc的元素，为天然气系统节点-燃气轮机关联矩阵中对应天然气节点ing、燃气轮机igt的元素；分别代表天然气系统中配有压缩机的管道入口、出口处压强，代表管道上压缩机出口、入口处压强比例；代表以气源节点为出发点的管道的入口处压强，为气源节点处预先设定的固定不变的压强值；代表天然气系统未配有压缩机的管道bng1入口处、出口处压强，代表管道bng1入口处、出口处流量，A_bng1代表管道bng1的横截面面积，l_bng1代表管道bng1的长度，c代表声波在天然气中的传播速度；λ_bng1代表管道bng1的摩擦系数，D_bng1代表管道bng1的直径；

式(18)至(20)中，a_igt、b_igt、c_igt代表燃气轮机耗气量计算公式中各项参数，代表电力系统中第igt台燃气轮机的发电量；代表电力系统节点iec处向天然气系统管道iecg上的电驱动压缩机所提供电量的全纯函数，代表电驱动压缩机耗电量计算参数，代表天然气系统中管道iecg入口处天然气流量；代表天然气系统节点igc处向天然气系统管道igcb上的天然气驱动压缩机耗气量的全纯函数，α_igc、β_igc、γ_igc代表天然气驱动压缩机耗气量计算公式中的各项参数，代表天然气系统中管道igcb入口处天然气流量；

S203、将式(1)到(9)代入式(10)到(20)，获得含有全纯函数的非线性方程组；

S204、提取出步骤S203得到的非线性方程组中所有的t项，获得仅包括全纯函数一阶项系数的线性方程组，通过求解该线性方程组获得V(t)、F^Pin(t)、F^Pout(t)、Π^Pin(t)、Π^Pout(t)、F^GT(t)、P^GT(t)、P^EC(t)、F^GC(t)的一阶项系数；

S205、将已获得的V(t)、F^Pin(t)、F^Pout(t)、Π^Pin(t)、Π^Pout(t)、F^GT(t)、P^GT(t)、P^EC(t)、F^GC(t)的一阶项系数代入步骤S203得到的非线性方程组，提取出非线性方程组中所有的t²项，获得仅包括V(t)、F^Pin(t)、F^Pout(t)、Π^Pin(t)、Π^Pout(t)、F^GT(t)、P^GT(t)、P^EC(t)、F^GC(t)二阶项系数的线性方程组，通过求解该线性方程组获得V(t)、F^Pin(t)、F^Pout(t)、Π^Pin(t)、Π^Pout(t)、F^GT(t)、P^GT(t)、P^EC(t)、F^GC(t)的二阶项系数；

S206、将V(t)、F^Pin(t)、F^Pout(t)、Π^Pin(t)、Π^Pout(t)、F^GT(t)、P^GT(t)、P^EC(t)、F^GC(t)中的已计算出的系数代入步骤S203得到的非线性方程组，提取更高阶的t项，获取仅包括V(t)、F^Pin(t)、F^Pout(t)、Π^Pin(t)、Π^Pout(t)、F^GT(t)、P^GT(t)、P^EC(t)、F^GC(t)中该阶数系数的线性方程组进行求解，直至完成第N阶项系数的计算；

S3、将当前时刻的时间变量代入气电联合网络动态方程中的全纯函数，获取未知变量在当前时刻的取值，将未知变量的取值代入气电联合网络动态方程，判断全纯函数是否满足计算的精度要求；

S4、若当前时刻全纯函数满足计算精度要求，则继续用原全纯函数计算下一时刻的气电联合网络运行状态，直至整个仿真时段结束，若当前时刻全纯函数不满足计算精度要求，则在下一时刻起重新计算全纯函数，即重复步骤S2至步骤S4。