[發明專利]計及可替代負荷的電-氣綜合能源系統可靠性評估方法

有效

• 申請號: 202010581574.8
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111723490B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 賈燕冰;韓肖清;任海泉;白云;田豐;黃濤;申炳基;秦文萍
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

隨著電力系統與天然氣系統耦合關系逐漸加深，通過引導用戶改變用能行為，可以增強電?氣綜合能源系統互聯互濟的能力，同時也必將對耦合系統的可靠性產生影響。本發明提出了一種計及可替代負荷的電?氣綜合能源系統可靠性評估方法，包括：建立可替代負荷模型；以系統綜合能源削減量之和最小為目標的最優多能切負荷模型；提出了計及可替代負荷的電?氣綜合能源系統可靠性水平評估算法。結果表明，不同的可替代負荷滲透率、可控性對耦合系統可靠性有不同程度的影響，為電氣耦合系統規劃和運行提供了參考。

技術領域

本發明涉及電-氣綜合能源系統可靠性評估的方法，具體為計及可替代負荷的電-氣綜合能源系統可靠性評估方法。

背景技術

近年來，我國為促進能源生產，實現消費轉型，構建低碳、安全、可靠、高效的現代能源結構，加快了對電-氣綜合能源系統(Integrated?electricity-gas?system，簡稱IEGS)的開發利用，實現多能源系統之間的互補互濟。確保IEGS的可靠運行是綜合能源系統發展的關鍵，而合理的可靠性評估是確保IEGS可靠運行的關鍵。

目前IEGS的可靠性評估主要針對電力和天然氣網絡之間耦合元件，建立系統可靠性分析模型。實際上，IEGS中用戶可以隨機選擇電力或者天然氣來達到自己的用能需求，如用戶可以使用電鍋爐或燃氣鍋爐，即使用不同的能源達到同樣的目的，這類負荷稱為可替代負荷。在運行中，當一種能源供應不足時，若通過一定的經濟補貼引導用戶使用另一種能源，則可以減小IEGS負荷的削減，即可以提高IEGS的可靠性；而若引導機制不合理，可能會使得大量可替代負荷轉移，導致另一種能源出現不足，可能會增大IEGS的負荷切除量，降低IEGS的可靠性水平。由此可見，在可靠性評估過程中，計及可替代負荷的影響，構建IEGS可靠性評估模型，對于更加真實的反映IEGS的可靠性水平是非常必要的。

發明內容

本發明為解決可替代負荷對IEGS可靠性影響的問題，基于用戶可控性和負荷替代前后能源消耗量變化的特點，建立了計及可替代負荷的綜合能源系統最優切負荷模型，作為系統切負荷策略；基于非序貫蒙特卡洛法，提出了計及可替代負荷的電-氣綜合能源系統可靠性評估指標和算法。采用該方法可以有效的挖掘用戶側的潛力，通過合理改變用戶的用能方式，減少IEGS負荷的削減，提高IEGS的可靠性。

本發明是采用如下的技術方案實現的：計及可替代負荷的電-氣綜合能源系統可靠性評估方法，包括以下步驟：

S1：建立可替代負荷模型，定義可控因子ε描述可替代負荷的受控程度，其中可控因子式中：W、ΔW分別為可替代負荷總量及可替代負荷的被控量；p為負荷替代前的用能單價；Δp為負荷替代前后用戶用能單價的變化量；

S2：以系統綜合能源削減量之和最小為優化目標建立系統最優切負荷模型；

S3：采用供能不足期望、可替代負荷可控量不足期望、可替代負荷對系統可靠性的貢獻系數以及可靠性收益指標來描述IEGS系統的可靠性，從而對電氣可替代負荷接入方案和調度算法提供依據，上述指標計及可替代負荷；

S4：首先采用非序貫蒙特卡洛模擬法對系統元件、可替代負荷總量等進行抽樣，并根據元件狀態抽樣結果，對IEGS進行拓撲分析，更新系統網絡的連通性情況；然后進行能流計算，如果收斂，重復步驟S4，否則，通過控制可替代負荷進行IEGS最優切負荷計算，更新各子系統負荷，計算該次抽樣的IEGS可靠性指標；最后判斷抽樣次數是否達到設定值，若達到，則輸出可靠性指標；否則，重復步驟S4。

上述的計及可替代負荷的電-氣綜合能源系統可靠性評估方法，計及可替代負荷的各指標具體為：

供能不足期望式中：N為抽樣次數；F_EENS(X_i)為系統狀態為X_i的切負荷量，其中切負荷為計及可替代負荷后，經系統最優切負荷模型確定的電力切負荷量和天然氣切負荷量之和，供能不足期望表示系統運行時各類負荷削減量的平均值，同時反映了系統中能源的短缺量；