[發明專利]一種考慮管道動態特性的電-熱耦合系統狀態估計方法

有效

• 申請號: 201710927795.4
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107563674B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 孫宏斌;郭慶來;王彬;盛同天;張伯明;吳文傳;張明曄
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發明涉及一種考慮管道動態特性的電?熱耦合系統狀態估計方法，屬于綜合能源系統的運行和控制技術領域。本方法根據熱力系統和電力系統在能量傳輸速度及時間尺度上的差異，融合熱力系統的動態特性，對電?熱耦合系統進行狀態估計。本方法適應了電?熱耦合網絡能量管理系統及調度管理系統中對熱力系統可控性、活動性的要求。當熱力系統受調度控制而改變運行方式時，本發明能夠較為精確地追蹤系統溫度等狀態變量的變化，且有較好的收斂性。在電?熱耦合網絡中成功應用本方法后，可以得到動態的狀態估計解，為能量管理系統和調度管理系統提供翔實的數據支撐。

技術領域

本發明涉及一種考慮管道動態特性的電-熱耦合系統狀態估計方法，屬于綜合能源系統的運行和控制技術領域。

背景技術

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，能源互聯網及綜合能源系統的概念應運而生。在包括冷、熱、電、氣等多種能量形式的網絡中，電-熱耦合網絡目前發展最為迅速，應用前景最為廣闊。電-熱耦合網絡的在線調度和控制策略需要可信的描述系統實時運行狀態的大量數據作為支撐，雖然目前已有一些考慮熱慣性及電-熱耦合網絡時間尺度特性的經濟調度策略研究，但是由于種種原因，全面可信的測量數據并不容易獲得。

狀態估計可以充分利用系統的量測冗余，更準確地了解網絡的運行狀態，檢測壞數據，是系統運行中的基礎部分，也是能量管理系統的基礎。狀態估計現已成熟運用在電力系統及給水系統中，但對于綜合能源系統的狀態估計還在起步階段。當研究電-熱耦合網絡的實時調度問題時，由于熱力系統變為活動可控的，用穩態模型描述熱力系統是不準確的，然而已有的關于電-熱耦合網絡的狀態估計方法大多基于熱力系統的穩態模型。

發明內容

本發明的目的是提出一種考慮管道動態特性的電-熱耦合系統狀態估計方法，充分考慮管道的動態特性及其造成的能量傳遞中的延遲效應，并對電-熱耦合系統進行兩個階段狀態估計的方法，以適應多能流能量管理系統及實時調度中對數據的實時性和可信性的要求。

本發明提出的考慮管道動態特性的電-熱耦合系統狀態估計方法，包括以下步驟：

(1)設定電-熱耦合系統狀態估計的精度δ及預設最大循環次數d，初始化時設循環次數a為0；

(2)實時測量t時刻電-熱耦合系統的運行參數，包括電力系統中所有節點i的電壓幅值V_i、注入的有功功率P_i及無功功率Q_i，節點i和與節點i相連的節點j之間傳輸線輸送的有功功率P_ij及無功功率Q_ij，熱力系統中所有節點k的壓強h_k、注入流量L_k，供水溫度T_k,in、回水溫度T_k,out、熱源或熱負荷節點所供給或消耗的熱量Ф_k，節點k和與節點k相連的節點l之間的連接管道中的流量m_kl，上述測量值構成列向量z；

電-熱耦合系統的所有待估計的狀態變量構成列向量x，x＝[x_ex_h]^T，其中x_e＝[V_iθ_i]^T,即由電力系統中所有節點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,為熱力系統中所有節點k的壓強h_k和溫度T_k,in、T_k,out組成的列向量；

構建一個量測函數f(x)描述電-熱耦合系統狀態變量與測量值之間的關系，f(x)＝[f_e(x)f_h(x)]^T，上標T表示矩陣轉置，