[發(fā)明專利]一種電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)協(xié)同運行的建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711322546.9
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108062599B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 齊世雄;王秀麗;李言;王一飛;田士君
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)協(xié)同運行的建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟I：等值天然氣管網(wǎng)參數(shù)：

天然氣管網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)以及管道中流過天然氣的流動方向用一個矩陣表征，稱之為標識函數(shù)矩陣；天然氣管道對天然氣流量的影響特性等值為另一個矩陣，稱之為管道導納矩陣；

步驟II：等值電網(wǎng)輸電線路參數(shù)：

將電力系統(tǒng)的輸電線路和變壓器等值為節(jié)點導納矩陣Y_B；

步驟III：天然氣系統(tǒng)中處理壓縮機的實用化方法：

根據(jù)壓縮機的耗能類型將壓縮機分為燃氣壓縮機和電動壓縮機，引入壓縮機耗能的度量，并將壓縮機從天然氣管網(wǎng)中去除，改變管網(wǎng)結(jié)構(gòu)，相應的站點等效天然氣氣負荷和天然氣氣源；其中，在天然氣系統(tǒng)中，隨天然氣輸配距離的增大，輸氣管道內(nèi)的壓力下降；因此，在天然氣系統(tǒng)中要增設壓縮機，用來增加天然氣的壓力，來補償燃氣輸配過程中的壓力損耗，壓縮機屬于天然氣系統(tǒng)的非管道支路；

將含壓縮機的支路去掉，改變天然氣管網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，等效得到新的天然氣管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)；在去掉壓縮機后，將壓縮機的出口站點處，等效注入壓縮機的輸出天然氣流量，作為該站點的天然氣源注入；將壓縮機的入口站點處，等效施加壓縮機的流入天然氣流量，作為該站點的天然氣負荷；

將天然氣系統(tǒng)中的壓縮機分為兩種：一種是燃氣壓縮機；另一種是電動壓縮機；

燃氣壓縮機升壓消耗的能量E_gas與流過燃氣壓縮機的天然氣流量和升壓大小的關(guān)系如式(5)所示：

式(5)中，E_gas為燃氣壓縮機在單位時間內(nèi)消耗能量；η_gas為燃氣壓縮機的效率；λ_G為天然氣的比熱容；T₀為標準狀態(tài)絕對溫度；T_G為天然氣溫度；p₀為天然氣的標準壓力；Z_G為天然氣的壓縮系數(shù)；F_mn為流出燃氣壓縮機的流量；p_in和p_out分別為燃氣壓縮機入口壓力和出口壓力；

所需的燃氣壓縮機在單位時間內(nèi)消耗能量E_gas由拖動燃氣壓縮機的燃氣輪機消耗天然氣供給，燃氣輪機的耗量特性方程為式(6)：

式(6)中，α、β和γ為燃氣輪機的耗量系數(shù)；f_com為燃氣輪機用于帶動燃氣壓縮機消耗的天然氣流量；

將燃氣壓縮機去掉后，壓縮機入口站點處添加等效天然氣負荷F_Load＝f_in，其中，f_in是流入壓縮機的天然氣流量，壓縮機出口站點處添加等效的天然氣氣源F_Source＝f_out，其中，f_out是流出壓縮機的天然氣流量，F(xiàn)_Load＞F_Source，差值f_com＝F_Load-F_Source用于供升壓耗能；

電動壓縮機單位時間消耗能量E_ee與流過電動壓縮機的流量和升壓大小的關(guān)系，如式(7)所示：

式(7)中，E_ee為電動壓縮機單位時間消耗能量；η_ee為電動壓縮機的效率；

所需的電動壓縮機單位時間消耗能量E_ee由電動機供給，電動機消耗的電功率P_com和電動壓縮機在單位時間內(nèi)消耗能量E_ee的關(guān)系如式(8)所示：

由于電動壓縮機不消耗天然氣流量，所以流入電動壓縮機的流量和流出壓縮機的流量大小是相等的，即f_in＝f_out；在電動壓縮機入口站點等效的氣負荷F_Load和出口站點等效的氣源F_Source也是相等的，即F_Load＝F_Source；

步驟IV：建立天然氣管網(wǎng)和電網(wǎng)運行的數(shù)學模型：

建立天然氣管道中流過天然氣流量和電網(wǎng)線路中流過電功率的數(shù)學模型表達。