[發(fā)明專利]一種考慮多重不確定性的天然氣概率-模糊能流分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810082806.8
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108389136B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙霞;胡瀟云;楊侖;孫國榮;顏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06F30/20;G06F17/16;G06F17/18
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心 50201
• 代理人: 胡正順

本發(fā)明公開了一種考慮多重不確定性的天然氣概率?模糊能流分析方法，主要包括以下步驟：1)建立天然氣系統(tǒng)模型。2)建立所述非平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的概率模型。3)利用拉丁超立方法對所述非平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的概率模型抽樣，從而得到N×NL維負(fù)荷概率樣本矩陣。4)建立管道綜合參數(shù)的模糊模型。5)利用α?截集法對所述管道綜合參數(shù)的模糊模型進(jìn)行抽樣。6)利用牛頓法計算所述天然氣系統(tǒng)中的管道能流和管道非平衡節(jié)點(diǎn)承受壓力。7)計算得到輸出變量的可能性測度Pos和必然性測度Nec，從而得到輸出變量的信任度函數(shù)Bel和似真度函數(shù)Pl。本發(fā)明結(jié)合概率和模糊兩類不確定因素的影響，可以有效、準(zhǔn)確的計算出天然氣系統(tǒng)輸出變量的變化范圍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)能流計算技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種考慮多重不確定性的天然氣概率-模糊能流分析方法。

背景技術(shù)

能流計算作為求解天然氣狀態(tài)分布的基本計算，是天然氣運(yùn)行和規(guī)劃的基礎(chǔ)。而在實(shí)際系統(tǒng)中，往往存在諸多不確定性，如負(fù)荷波動、溫度變化等。它們的變化通常會對系統(tǒng)運(yùn)行造成不可忽視的影響。因此，有必要展開天然氣系統(tǒng)不確定能流的相關(guān)研究。

現(xiàn)有關(guān)于不確定性能流研究主要為僅考慮以負(fù)荷為代表的系統(tǒng)注入能量不確定性，并評估其對于系統(tǒng)能流分布的影響，未考慮系統(tǒng)的參數(shù)不確定性。事實(shí)上，管道綜合參數(shù)與環(huán)境溫度、氣質(zhì)等多方面因素有關(guān)，當(dāng)其大小隨外界環(huán)境變化時，會改變天然氣的能流分布，甚至影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此也應(yīng)被視為變量進(jìn)行分析。

在對上述因素建模時，應(yīng)充分考慮其分布特性，建立相應(yīng)的不確定模型。對于負(fù)荷這類不確定因素，由于其統(tǒng)計數(shù)據(jù)多且隨機(jī)分布明確，具有概率特性，可采用正態(tài)分布刻畫其不確定性；而對于管道綜合參數(shù)，由于缺乏充分的歷史數(shù)據(jù)，且其分布范圍和特性并不明顯，具有顯著的模糊特性，因而更適合采用隸屬度函數(shù)表示。因此，對于負(fù)荷和管道綜合參數(shù)，應(yīng)分別建立其相應(yīng)的概率模型和模糊模型。

綜上所述，為充分研究天然氣系統(tǒng)各類不確定因素的影響，對于負(fù)荷和管道綜合參數(shù)兩類不確定模型，應(yīng)結(jié)合其分布特點(diǎn)，建立相應(yīng)的概率模型和模糊模型，而現(xiàn)有研究沒有同時考慮兩類不確定因素對天然氣系統(tǒng)能流的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種考慮多重不確定性的天然氣概率-模糊能流分析方法，主要包括以下步驟：

1)建立天然氣系統(tǒng)模型。

進(jìn)一步，所述天然氣系統(tǒng)模型中主要包括一個平衡節(jié)點(diǎn)、N個非 平衡節(jié)點(diǎn)和M個管道。φN表示所述N個非平衡節(jié)點(diǎn)所在的集合。φM表示所述M個管道所在的集合。

所述天然氣系統(tǒng)模型的輸入為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)。所述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括氣源參數(shù)、輸氣管道參數(shù)、氣負(fù)荷、平衡節(jié)點(diǎn)承受的壓力初值和節(jié)點(diǎn)負(fù)荷相關(guān)系數(shù)矩陣。

所述天然氣系統(tǒng)模型的輸出變量主要包括所有非平衡節(jié)點(diǎn)承受的壓力和管道天然氣流量。

2)建立所述非平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的概率模型。所述非平衡節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷服從正態(tài)分布。所述非平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的概率函數(shù)如下所示：

式中，X為非平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的數(shù)值。μ_X為非平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的均值。σ_X為非平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)差。

3)利用拉丁超立方法對所述非平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的概率模型抽樣，從而得到N×NL維負(fù)荷概率樣本矩陣X'。

式中，矩陣X'的行下標(biāo)為所述非平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)荷對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)編號。矩陣X'的列下標(biāo)為所述非平衡節(jié)點(diǎn)負(fù)荷概率的樣本序列。

進(jìn)一步，得到所述負(fù)荷概率樣本矩陣X'的主要步驟如下：