[發明專利]電-水互聯系統混合能流的統一標幺計算方法

在審

• 申請號: 202011300350.1
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112531716A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 趙霞;譚紅;王駱;孫名軼;戴蓉
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發明公開電?水互聯系統混合能流的統一標幺計算方法，包括以下步驟：1)獲取電?水互聯系統基礎數據并進行初始化；2)建立電力系統潮流模型；3)建立配水系統穩態模型；4)建立耦合環節穩態模型；5)基于電力系統潮流模型、配水系統穩態模型和耦合環節穩態模型，建立統一標幺的電?水互聯系統能流模型；6)利用牛頓法對統一標幺的電?水互聯系統能流模型進行解算，得到電?水混合能流。本發明針對電網和配水網中有名值計算出現數值差異過大，以及轉換關系復雜的情況，提出了電?水聯合系統的統一標幺方法，以簡化系統描述并提高計算效率。

技術領域

本發明涉及能流計算領域，具體是電-水互聯系統混合能流的統一標幺計算方法。

背景技術

能流計算作為電-水互聯系統的基本運算，是電-水互聯系統規劃與優化運行的基礎。此前電網與水網的耦合元件主要是水泵，水泵通過電網輸入電功率來提升水頭，從而保證水網的正常運行。目前已有文獻考慮電-水系統的雙向耦合，例如以發電設備的耗水量模型為基礎，實現電-水互聯系統物質-能量的雙向流動。

現有關于電-水混合能流計算的文獻中，對于配水網的水力分析大多數采用軟件EPANET進行求解或者討論不同的水力計算方法對配水網水力計算的影響，在配水網模型部分沒有考慮對水網進行標幺。電網一般運用牛頓-拉夫遜法，并對電力系統標幺之后進行求解。在綜合能源系統，諸如電-水、電-氣、電-熱或電-氣-熱等聯合系統中由于各子系統參數差異很大，如果采用統一求解法系統的收斂性將難以保證，這在實際求解過程中確實如此。其中，配水網的水力計算中管道方程的管道系數過大，在運用牛頓-拉夫遜方法求解的過程中會出現雅克比矩陣條件數過大的問題，如果與電網進行統一能流求解，將主導雅克比矩陣條件數，導致復合雅克比矩陣條件數過大，系統容易出現病態。

發明內容

本發明的目的是提供電-水互聯系統混合能流的統一標幺計算方法，包括以下步驟：

1)獲取電-水互聯系統基礎數據并進行初始化。

所述電-水互聯系統包括電力系統基礎數據、配水系統基礎數據、耦合環節參數、電-水互聯系統的基準功率、電力系統電壓基準值、配水系統水頭基準值和牛頓-拉夫遜法收斂精度ε。所述電力系統基礎數據包括支路參數、變壓器參數、發電機參數、負荷參數和節點類型。所述配水系統基礎數據包括水源參數、輸水管道參數、負荷節點參數、水泵支路參數、負荷節點類型和蓄水池參數。所述耦合環節參數包括燃氣機組參數、水泵參數和電鍋爐參數。

對系統基礎數據進行初始化的步驟為：

1.1)設定電力系統中有N_e個節點，其中，平衡節點的數目為1，PQ節點的數目為n_e，PV節點的數目為(Ne-n_e-1)。電力系統采用節點法，將節點電壓相量作為狀態變量。電力系統采用平啟動，節點電壓模值取為1，相角取為0。

1.2)設定配水系統中有N_w個節點，R_w條支路。水源的數目為1，其中水源為平衡節點。定水流負荷節點數目為n_w，蓄水池數目為N_w-n_w-1，其中蓄水池作為定水頭節點。水泵數目為n_p，其他支路數為R_w-n_p。配水系統采用節點-環路流量法，將管道流量作為狀態變量。配水系統管道流量初值取為1。

2)建立電力系統潮流模型。電力系統潮流模型如下所示：