[發(fā)明專利]一種電-氣耦合系統(tǒng)區(qū)間線性能流模型的求解方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110186898.6
• 申請日: 2021-02-10
• 公開（公告）號: CN112861448A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫宏斌;李源非;郭慶來;白保華;王彬;周喜超;潘昭光;李娜;吳文傳;朱海鋒;叢琳
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);國網(wǎng)福建省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院;國網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F113/08;G06F113/14;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京知聯(lián)天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張迎新;史光偉

1.一種電-氣耦合系統(tǒng)區(qū)間線性能流模型的求解方法，其特征在于，包括：

建立基礎(chǔ)模型，其中，當(dāng)所述建立基礎(chǔ)模型時，不分先后順序執(zhí)行以下四個步驟：

建立電力系統(tǒng)潮流模型；

建立耦合元件端口模型；

建立天然氣系統(tǒng)線性水力模型；

建立風(fēng)電不確定性的區(qū)間模型；

基于所述電力系統(tǒng)潮流模型、耦合元件端口模型、天然氣系統(tǒng)線性水力模型和風(fēng)電不確定性的區(qū)間模型，建立區(qū)間線性能流模型；

求解所述區(qū)間線性能流模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電-氣耦合系統(tǒng)區(qū)間線性能流模型的求解方法，其特征在于，所述建立電力系統(tǒng)潮流模型中，建立的所述潮流模型為：

式中，P_i^SP為節(jié)點i的注入有功功率，θ_i、θ_j為節(jié)點i和j的電壓相角，x_ij為支路電抗。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電-氣耦合系統(tǒng)區(qū)間線性能流模型的求解方法，其特征在于，所述建立耦合元件端口模型中，采用效率系數(shù)的方法，構(gòu)建耦合元件的有功出力與入口質(zhì)量流量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，其中，有功出力、轉(zhuǎn)換關(guān)系和入口質(zhì)量流量的關(guān)系為：

P_Gg＝η·m_Gg，

式中，P_Gg為有功出力，η為燃氣機組效率參數(shù)矢量，m_Gg為入口質(zhì)量流量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電-氣耦合系統(tǒng)區(qū)間線性能流模型的求解方法，其特征在于，所述建立天然氣系統(tǒng)線性水力模型，包括：

執(zhí)行以下兩個步驟中的任意一步：

在構(gòu)造天然氣傳輸方程的理論中，根據(jù)運行方程、連續(xù)性方程及氣體狀態(tài)方程構(gòu)建偏微分-代數(shù)方程組，其中，偏微分-代數(shù)方程組為

p＝ZρRT (5)，

式中，g為重力加速度，α為管道敷設(shè)與水平面的夾角，λ為燃氣管道的摩擦阻力系數(shù)，z為摩爾質(zhì)量，R為氣體常數(shù)，T為氣體溫度，p為壓力、v為流速、ρ為密度，t為時間，x為距離，d為管道直徑；

在構(gòu)造天然氣傳輸方程的實際工程中，根據(jù)運行方程、連續(xù)性方程及氣體狀態(tài)方程構(gòu)建簡化偏微分-代數(shù)方程組，其中，簡化偏微分-代數(shù)方程組為

此時，假設(shè)為恒溫過程，即有式(4)與(5)聯(lián)立導(dǎo)出波動方程：

式中，c為介質(zhì)中的聲速，

設(shè)定質(zhì)量流量m＝ρvA，對式(6)和(7)進行轉(zhuǎn)化變換，得到：

其中，A為管道截面積；

當(dāng)天然氣網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)運行，受到的擾動較小時，變量僅有管道沿程距離，則式(8)改寫為微分方程，得到：

將長度為l的管道視為集總參數(shù)模型，設(shè)R＝λ|v|l/2Ad為類比于電路中電阻元件的氣阻元件，得到天然氣系統(tǒng)線性水力方程為

p_i-p_j＝R·m_ij，

式中，l為管道的長度，p_i，p_j分別為節(jié)點i，j氣源等效節(jié)點壓力，m_ij為管道ij供氣流量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電-氣耦合系統(tǒng)區(qū)間線性能流模型的求解方法，其特征在于，所述建立風(fēng)電不確定性的區(qū)間模型中，所述線性水力模型為：

式中，分別為可再生能源出力下限、出力上限。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電-氣耦合系統(tǒng)區(qū)間線性能流模型的求解方法，其特征在于，所述建立風(fēng)電不確定性的區(qū)間模型，包括：

根據(jù)可再生能源的預(yù)測出力及預(yù)測不確定性描述所述線性水力模型的上下邊界，即：

其中，當(dāng)無法獲取可再生能源的預(yù)測信息時，將所述線性水力模型的出力區(qū)間設(shè)置為零至滿容量即：

式中，為滿容量的出力上限。