[發(fā)明專利]一種考慮管道動(dòng)態(tài)特性的電-熱耦合系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710927795.4
• 申請(qǐng)日: 2017-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107563674B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫宏斌;郭慶來(lái);王彬;盛同天;張伯明;吳文傳;張明曄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發(fā)明涉及一種考慮管道動(dòng)態(tài)特性的電?熱耦合系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，屬于綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域。本方法根據(jù)熱力系統(tǒng)和電力系統(tǒng)在能量傳輸速度及時(shí)間尺度上的差異，融合熱力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)電?熱耦合系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)。本方法適應(yīng)了電?熱耦合網(wǎng)絡(luò)能量管理系統(tǒng)及調(diào)度管理系統(tǒng)中對(duì)熱力系統(tǒng)可控性、活動(dòng)性的要求。當(dāng)熱力系統(tǒng)受調(diào)度控制而改變運(yùn)行方式時(shí)，本發(fā)明能夠較為精確地追蹤系統(tǒng)溫度等狀態(tài)變量的變化，且有較好的收斂性。在電?熱耦合網(wǎng)絡(luò)中成功應(yīng)用本方法后，可以得到動(dòng)態(tài)的狀態(tài)估計(jì)解，為能量管理系統(tǒng)和調(diào)度管理系統(tǒng)提供翔實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種考慮管道動(dòng)態(tài)特性的電-熱耦合系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，屬于綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

為了提高多種能源的利用效率、充分利用各種能源的靈活性，減少碳排放量并提高新能源的滲透率，能源互聯(lián)網(wǎng)及綜合能源系統(tǒng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。在包括冷、熱、電、氣等多種能量形式的網(wǎng)絡(luò)中，電-熱耦合網(wǎng)絡(luò)目前發(fā)展最為迅速，應(yīng)用前景最為廣闊。電-熱耦合網(wǎng)絡(luò)的在線調(diào)度和控制策略需要可信的描述系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的大量數(shù)據(jù)作為支撐，雖然目前已有一些考慮熱慣性及電-熱耦合網(wǎng)絡(luò)時(shí)間尺度特性的經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略研究，但是由于種種原因，全面可信的測(cè)量數(shù)據(jù)并不容易獲得。

狀態(tài)估計(jì)可以充分利用系統(tǒng)的量測(cè)冗余，更準(zhǔn)確地了解網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，檢測(cè)壞數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)運(yùn)行中的基礎(chǔ)部分，也是能量管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。狀態(tài)估計(jì)現(xiàn)已成熟運(yùn)用在電力系統(tǒng)及給水系統(tǒng)中，但對(duì)于綜合能源系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)還在起步階段。當(dāng)研究電-熱耦合網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)調(diào)度問(wèn)題時(shí)，由于熱力系統(tǒng)變?yōu)榛顒?dòng)可控的，用穩(wěn)態(tài)模型描述熱力系統(tǒng)是不準(zhǔn)確的，然而已有的關(guān)于電-熱耦合網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)估計(jì)方法大多基于熱力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種考慮管道動(dòng)態(tài)特性的電-熱耦合系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，充分考慮管道的動(dòng)態(tài)特性及其造成的能量傳遞中的延遲效應(yīng)，并對(duì)電-熱耦合系統(tǒng)進(jìn)行兩個(gè)階段狀態(tài)估計(jì)的方法，以適應(yīng)多能流能量管理系統(tǒng)及實(shí)時(shí)調(diào)度中對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和可信性的要求。

本發(fā)明提出的考慮管道動(dòng)態(tài)特性的電-熱耦合系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法，包括以下步驟：

(1)設(shè)定電-熱耦合系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)的精度δ及預(yù)設(shè)最大循環(huán)次數(shù)d，初始化時(shí)設(shè)循環(huán)次數(shù)a為0；

(2)實(shí)時(shí)測(cè)量t時(shí)刻電-熱耦合系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，包括電力系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值V_i、注入的有功功率P_i及無(wú)功功率Q_i，節(jié)點(diǎn)i和與節(jié)點(diǎn)i相連的節(jié)點(diǎn)j之間傳輸線輸送的有功功率P_ij及無(wú)功功率Q_ij，熱力系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)k的壓強(qiáng)h_k、注入流量L_k，供水溫度T_k,in、回水溫度T_k,out、熱源或熱負(fù)荷節(jié)點(diǎn)所供給或消耗的熱量Ф_k，節(jié)點(diǎn)k和與節(jié)點(diǎn)k相連的節(jié)點(diǎn)l之間的連接管道中的流量m_kl，上述測(cè)量值構(gòu)成列向量z；

電-熱耦合系統(tǒng)的所有待估計(jì)的狀態(tài)變量構(gòu)成列向量x，x＝[x_ex_h]^T，其中x_e＝[V_iθ_i]^T,即由電力系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值V_i及相位θ_i組成的列向量，x_h＝[h_kT_k,inT_k,out]^T,為熱力系統(tǒng)中所有節(jié)點(diǎn)k的壓強(qiáng)h_k和溫度T_k,in、T_k,out組成的列向量；

構(gòu)建一個(gè)量測(cè)函數(shù)f(x)描述電-熱耦合系統(tǒng)狀態(tài)變量與測(cè)量值之間的關(guān)系，f(x)＝[f_e(x)f_h(x)]^T，上標(biāo)T表示矩陣轉(zhuǎn)置，