[發(fā)明專利]考慮天然氣系統(tǒng)熱力過程的電-氣互聯(lián)系統(tǒng)概率能流分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811633617.1
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109800968B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊知方;包詩媛;余娟;代偉;郭林;馬夢楠;覃明星
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發(fā)明公開了考慮天然氣系統(tǒng)熱力過程的電?氣互聯(lián)系統(tǒng)概率能流分析方法，主要步驟為：1)對電?氣互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行抽樣。2)建立考慮天然氣系統(tǒng)熱力過程的設(shè)備模型。3)建立電?氣互聯(lián)系統(tǒng)的概率能流模型，電?氣互聯(lián)系統(tǒng)的概率能流模型包括節(jié)點(diǎn)平衡方程和不確定因素模型。4)建立風(fēng)險指標(biāo)模型。5)將樣本數(shù)據(jù)輸入到電?氣互聯(lián)系統(tǒng)的概率能流模型，計算電?氣互聯(lián)系統(tǒng)的能流，并將結(jié)果輸入到風(fēng)險指標(biāo)模型中，計算電?氣互聯(lián)系統(tǒng)的風(fēng)險指標(biāo)。6)收斂判斷。本發(fā)明提出了一種較全面地考慮了天然氣系統(tǒng)內(nèi)存在的各種設(shè)備，以及各設(shè)備內(nèi)熱力過程的概率能流計算分析方法，可以更加準(zhǔn)確、有效的分析系統(tǒng)狀態(tài)并評估風(fēng)險情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電-氣綜合能源系統(tǒng)領(lǐng)域，具體是考慮天然氣系統(tǒng)熱力過程的電-氣互聯(lián)系統(tǒng)概率能流分析方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著燃?xì)廨啓C(jī)裝機(jī)容量的日益攀升，電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)之間的耦合日益緊密，將電-氣互聯(lián)系統(tǒng)看作一個統(tǒng)一整體來進(jìn)行計算分析的做法日益普遍。在電-氣互聯(lián)系統(tǒng)中，存在著大量的不確定因素，這使得概率能流計算方法稱為了一種有效的分析工具，以反映電壓、氣壓等狀態(tài)變量的越限風(fēng)險等。

目前，在進(jìn)行電-氣互聯(lián)系統(tǒng)的統(tǒng)一計算分析時，往往只考慮天然氣壓力和流量是變量，而天然氣溫度被當(dāng)成和環(huán)境溫度相等的常數(shù)，天然氣系統(tǒng)中各設(shè)備的熱力過程沒有被計及。熱力過程指的是當(dāng)氣體流過某設(shè)備時，熱、功和各種能量間的傳遞與轉(zhuǎn)換關(guān)系，這種關(guān)系可以通過氣溫、氣壓、流量等狀態(tài)變量來刻畫。

基于兩個原因，在電-氣互聯(lián)系統(tǒng)的概率能流的計算中，天然氣溫度應(yīng)該被當(dāng)做變量。

其一，天然氣的溫度和壓力間存在耦合關(guān)系，兩變量會相互影響，且同一系統(tǒng)中不同部位的氣溫可能差異巨大(例如，天然氣溫度在中亞-中國天然氣管道的首端為45℃，而在該管道的末端，天然氣溫度接近環(huán)境溫度，其在冬天低至5℃以下)，若在計算時將天然氣溫度看成常數(shù)，將給氣壓等計算結(jié)果都帶來顯著的誤差。

其二，天然氣系統(tǒng)存在一種名為“水合物生成”的特殊現(xiàn)象，該現(xiàn)象是否出現(xiàn)是由氣溫和氣壓共同決定的。若系統(tǒng)中生成了水合物，會帶來一系列的不良后果，如局部氣壓過高、設(shè)備損壞和供氣中斷等，由于電力系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)緊密耦合，因此供電的可靠性也會受到影響。此外，調(diào)壓器作為天然氣系統(tǒng)中的一種重要設(shè)備，通常設(shè)置在輸氣系統(tǒng)的末端，通過固定出口節(jié)點(diǎn)的氣壓來滿足下游用戶的要求。當(dāng)天然氣流經(jīng)調(diào)壓器時，氣溫和氣壓同時都會降低，這很有可能加重水合物生成的風(fēng)險。因此，熱力過程在準(zhǔn)確分析氣壓等系統(tǒng)狀態(tài)變量和評估水合物生成概率等系統(tǒng)風(fēng)險時具有重要意義。

電-氣互聯(lián)系統(tǒng)的概率能流分析大體可以分為兩步：能流模型的建立和風(fēng)險指標(biāo)的計算。對于能流模型，天然氣設(shè)備模型是重要組成部分。首先，已有文獻(xiàn)考慮了管道的熱力過程并建立了節(jié)點(diǎn)熱力平衡方程，但矛盾的地方在于，該研究使用Weymouth方程作為管道的流量模型，而事實(shí)上Weymouth方程是基于整個管道溫度不變的假設(shè)推導(dǎo)的，因此在考慮熱力過程的背景下使用該模型的計算精度有限。其次，對于調(diào)壓器，目前在電-氣互聯(lián)系統(tǒng)的研究中，僅有一些文獻(xiàn)在優(yōu)化計算時將調(diào)壓比上下限納入約束，或根據(jù)其一端氣壓固定的特性，將調(diào)壓器與壓縮機(jī)一并歸類為主動支路，而尚未見到對調(diào)壓器的詳細(xì)建模。再次，對于壓縮機(jī)，其熱力過程將導(dǎo)致出口溫度的顯著上升，而這一特性在現(xiàn)有的電-氣互聯(lián)系統(tǒng)研究中都尚未得到有效考慮。總而言之，現(xiàn)有研究對天然氣系統(tǒng)設(shè)備及其熱力過程的考慮都不夠全面和精細(xì)。

對于指標(biāo)，現(xiàn)有研究可以計算節(jié)點(diǎn)電壓、氣壓的越限概率以及支路潮流的過載概率等，但仍缺乏可以量化水合物生成(同時受天然氣溫度和壓力兩個狀態(tài)變量的影響)概率的指標(biāo)。

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，考慮天然氣系統(tǒng)熱力過程的電-氣互聯(lián)系統(tǒng)概率能流分析方法，主要包括以下步驟：

1)對電-氣互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行抽樣，得到樣本數(shù)據(jù)。所述樣本數(shù)據(jù)包括電負(fù)荷、氣負(fù)荷和風(fēng)速。