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

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710927795.4
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107563674B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)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(quán)）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(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發(fā)明涉及一種考慮管道動態(tài)特性的電?熱耦合系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，屬于綜合能源系統(tǒng)的運行和控制技術(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間尺度上的差異，融合熱力系統(tǒng)的動態(tài)特性，對電?熱耦合系統(tǒng)進行狀態(tài)估計。本方法適應了電?熱耦合網(wǎng)絡能量管理系統(tǒng)及調(diào)度管理系統(tǒng)中對熱力系統(tǒng)可控性、活動性的要求。當熱力系統(tǒng)受調(diào)度控制而改變運行方式時，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)絡中成功應用本方法后，可以得到動態(tài)的狀態(tài)估計解，為能量管理系統(tǒng)和調(diào)度管理系統(tǒng)提供翔實的數(shù)據(jù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種考慮管道動態(tài)特性的電-熱耦合系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，屬于綜合能源系統(tǒng)的運行和控制技術(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)的概念應運而生。在包括冷、熱、電、氣等多種能量形式的網(wǎng)絡中，電-熱耦合網(wǎng)絡目前發(fā)展最為迅速，應用前景最為廣闊。電-熱耦合網(wǎng)絡的在線調(diào)度和控制策略需要可信的描述系統(tǒng)實時運行狀態(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)絡時間尺度特性的經(jīng)濟調(diào)度策略研究，但是由于種種原因，全面可信的測量數(shù)據(jù)并不容易獲得。

狀態(tài)估計可以充分利用系統(tǒng)的量測冗余，更準確地了解網(wǎng)絡的運行狀態(tài)，檢測壞數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)運行中的基礎(chǔ)部分，也是能量管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。狀態(tài)估計現(xiàn)已成熟運用在電力系統(tǒng)及給水系統(tǒng)中，但對于綜合能源系統(tǒng)的狀態(tài)估計還在起步階段。當研究電-熱耦合網(wǎng)絡的實時調(diào)度問題時，由于熱力系統(tǒng)變?yōu)榛顒涌煽氐模梅€(wěn)態(tài)模型描述熱力系統(tǒng)是不準確的，然而已有的關(guān)于電-熱耦合網(wǎng)絡的狀態(tài)估計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態(tài)特性的電-熱耦合系統(tǒng)狀態(tài)估計方法，充分考慮管道的動態(tài)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(tǒng)進行兩個階段狀態(tài)估計的方法，以適應多能流能量管理系統(tǒng)及實時調(diào)度中對數(shù)據(jù)的實時性和可信性的要求。

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

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

(2)實時測量t時刻電-熱耦合系統(tǒng)的運行參數(shù)，包括電力系統(tǒng)中所有節(jié)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(jié)點i和與節(jié)點i相連的節(jié)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(tǒng)中所有節(jié)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(jié)點所供給或消耗的熱量Ф_k，節(jié)點k和與節(jié)點k相連的節(jié)點l之間的連接管道中的流量m_kl，上述測量值構(gòu)成列向量z；

電-熱耦合系統(tǒng)的所有待估計的狀態(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k的壓強h_k和溫度T_k,in、T_k,out組成的列向量；

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