[發(fā)明專利]面向電-氣耦合綜合能源系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810123783.0
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108416507B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 穆云飛;駱柏鋒;余曉丹;賈宏杰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14;G06F113/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發(fā)明公開了一種面向電?氣耦合綜合能源系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度分析方法，用于分析電力與燃氣供能系統(tǒng)間的交互作用機理。首先，本發(fā)明給出電?氣耦合綜合能源系統(tǒng)的統(tǒng)一潮流模型；在此基礎上，定義電?氣耦合綜合能源系統(tǒng)的燃氣壓力?節(jié)點注入功率靈敏度；最后，結(jié)合典型場景下的綜合能源系統(tǒng)靈敏度指標，分析電網(wǎng)節(jié)點注入功率對燃氣壓力的影響，定位綜合能源系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。算例表明本發(fā)明可為區(qū)域綜合能源系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供輔助信息，有效提升系統(tǒng)的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電-氣耦合綜合能源系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于統(tǒng)一潮流模型的電-氣耦合綜合能源系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度分析方法。

背景技術(shù)

隨著化石能源的日益匱乏和環(huán)境的不斷惡化，能源轉(zhuǎn)型成為實現(xiàn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的必由之路。而打破各供能系統(tǒng)單獨規(guī)劃、獨立運行的既有模式，實現(xiàn)能源體系邁向多能融合、集成互補的全新能源體系，是推動上述進程的重要途徑。為此，《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出要“實施多能互補集成優(yōu)化工程”和“統(tǒng)籌規(guī)劃電力、燃氣、熱力、供冷、供水管廊等基礎設施，建設一體化集成供能系統(tǒng)”，從國家層面推進了多種能源綜合利用的發(fā)展^[1]。

綜合能源系統(tǒng)(Integrated Energy Systems，IES)被譽為是多能源綜合利用的主要實現(xiàn)途徑之一，它可通過系統(tǒng)內(nèi)冷/熱/電/氣/氫等不同品位能源之間的科學管理與優(yōu)化調(diào)度，提高能源高效利用效率，實現(xiàn)可再生能源的充分消納^[2]。然而，IES在實現(xiàn)上述目標的同時，也帶來了系統(tǒng)安全運行的整體性風險。面對多能源的緊密耦合，不同供能系統(tǒng)之間“牽一發(fā)而動全身”，彼此間的交互影響應受到密切關(guān)注。一方面，燃氣系統(tǒng)的故障將傳導至電力系統(tǒng)，并直接引發(fā)停電事故，如2017年中國臺灣地區(qū)發(fā)生的8.15大停電事故，起因為天然氣供應中斷引起的6臺機組脫網(wǎng)，事故造成668萬戶用戶停電，受影響人口超過中國臺灣地區(qū)總?cè)丝诘?5％^[3]。類似的事件還出現(xiàn)在美國，2015年美國南加州，Aliso Canyon天然氣泄漏引起燃氣電廠天然氣供應不足，嚴重影響到當?shù)仉娏ο到y(tǒng)的正常運行^[4]。另一方面，電力系統(tǒng)的不利影響也會傳導到天然氣系統(tǒng)，并危及天然氣系統(tǒng)的安全運行。隨著全美可再生能源滲透率的提高，作為主要調(diào)峰資源的燃氣電廠的頻繁調(diào)節(jié)，導致燃氣管網(wǎng)壓力的大幅度波動，直接影響天然氣系統(tǒng)的輸氣安全^[5]。同時，IES的電力環(huán)節(jié)常含有分布式電源(Distributed Generation,DG)，其出力的間歇波動將會通過二者間的耦合環(huán)節(jié)(如燃氣機組)傳導至整個IES，對整個系統(tǒng)造成不利影響^[6]。有鑒于此，各供能系統(tǒng)的不利因素對于電-氣耦合綜合能源系統(tǒng)(Integrated Electricity and Gas Systems,IEGS)安全運行的影響必須引起極大關(guān)注。不失一般性，不利因素對于系統(tǒng)的安全運行的影響往往取決于系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)的安全運行裕度，因此，快速定位IEGS的薄弱環(huán)節(jié)成了當前亟需解決的問題。

文獻[7]建立了電-氣耦合系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析模型，從能量流動角度考慮兩系統(tǒng)的交互作用；進一步，文獻[8]考慮在網(wǎng)絡運行約束的基礎上提出電-氣耦合系統(tǒng)最優(yōu)能流模型，為系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度提供了決策輔助；文獻[9]基于潮流計算，采用逐點法分析了熱網(wǎng)負荷增加對于電網(wǎng)節(jié)點電壓和熱網(wǎng)節(jié)點供熱溫度的影響；文獻[10]的研究表明天然氣負荷的不斷變化會對IEGS系統(tǒng)中燃氣網(wǎng)絡壓力帶來重要影響；文獻[11]基于能源集線器模型，利用混合潮流算法分析了穩(wěn)態(tài)下各電-氣供能網(wǎng)絡的交互特性。

然而，上述研究側(cè)重于IEGS的潮流計算，沒有充分考慮不同供能網(wǎng)絡狀態(tài)(如網(wǎng)絡拓撲，管道結(jié)構(gòu)，負荷水平等)對綜合能源系統(tǒng)不同能源之間交互的影響，以及如何判定IEGS的薄弱環(huán)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種面向電-氣耦合綜合能源系統(tǒng)的靜態(tài)靈敏度分析方法，本發(fā)明定義了電-氣耦合綜合能源系統(tǒng)的燃氣壓力-節(jié)點注入功率靈敏度指標；結(jié)合典型場景下的綜合能源系統(tǒng)靈敏度指標分析電網(wǎng)節(jié)點注入功率對燃氣壓力的影響；定位綜合能源系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，為綜合能源系統(tǒng)運行控制(特別是儲氣裝置的選址)提供決策依據(jù)，詳見下文描述：