[發明專利]一種多能源系統潮流分解計算方法

在審

• 申請號: 202110346543.9
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN112994020A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 朱沐雨;陳亮
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種多能源系統潮流分解計算方法，對能源系統的功率流進行了解耦分解，首先建立了多能源系統下電力、燃氣和熱力子網絡的數學模型；其次，建立了能量耦合設備模型，根據耦合設備模型更新燃氣發電機的耗氣量、燃氣鍋爐和熱電聯產的耗氣量、熱泵的耗電量和燃氣壓縮機消耗電功率；然后，對解耦后的電力子網采用全純嵌入法進行求解，對解耦后的熱力子網采用圖論法進行求解，對解耦后的燃氣子網采用牛頓?拉夫遜法進行求解；最后，判斷計算結果是否達標，若達標，則完成潮流計算；若不達標，則采用更新后耦合設備值重新計算。本發明所述計算方法無需大規模雅可比矩陣計算，計算量少，無需多次迭代，可靠性高，計算更簡便快捷。

技術領域

本發明涉及一種多能源系統潮流分解計算方法，屬于綜合能源系統領域。

背景技術

隨著社會經濟快速發展和城市化進程的不斷深入，能源消費與生態保護、能源設施建設與空間局限的矛盾日益凸顯，在此環境下，研究高效、經濟、清潔的能源系統已經成為了促進未來能源發展的重要手段。綜合能源系統(IES，Integrated Energy System)作為電-氣-熱等多類能源形式生產與利用的主要形式，能夠實現對多種能源的綜合調控。通過對IES進行深入分析，從而進行多能源潮流計算已經成為了相關領域研究的重中之重，是提高能源利用效率、減少環境污染的基礎和前提。

現如今，針對復雜大型的IES，主要采用兩種方法來進行多能源超流計算。一種是將氣筒全部模型、方程聯立后實現一次性求解；另一種方法是利用解耦的思想，將系統劃分成多個子系統獨立求解。這兩種方法都采用牛頓-拉夫遜法對非線性方程組進行求解，需要計算大量的雅可比矩陣并進行多次迭代，在解決大型IES潮流問題上的效率較低。

發明內容

發明目的：本發明旨在提供一種計算量少、可靠性高并計算速度快的多能源系統潮流分解計算方法。

技術方案：本發明所述多能源系統潮流分解計算方法，包括以下步驟：

步驟一：對功率流進行解耦分解，建立多能源系統下電力、燃氣和熱力子網絡的數學模型；

步驟二：建立能量耦合設備模型，根據耦合設備模型更新燃氣發電機的耗氣量、燃氣鍋爐和熱電聯產的耗氣量、熱泵的耗電量和燃氣壓縮機消耗電功率；

步驟三：對解耦后的電力子網采用全純嵌入法進行求解；

步驟四：對解耦后的熱力子網采用圖論法進行求解，圖論法的計算量較少；

步驟五：對解耦后的燃氣子網采用牛頓-拉夫遜法進行求解；

步驟六：判斷計算結果是否達標，若達標，則完成潮流計算；若不達標，則采用更新后耦合設備值重新計算。

進一步的，步驟一中所述電力子網的數學模型包括有功功率和無功功率平衡方程如下：

其中，為發電機的有功和無功功率，為在熱電聯產機組的有功和無功功率，為并聯電容器注入的無功功率，為節點i的有功和無功功率，為熱泵以及燃氣壓縮機消耗的電功率，為節點ij 之間線路的傳遞功率，V_i，V_j為節點i和j的電壓，Y_ij為節點ij之間線路的導納， N為節點數量。

進一步的，步驟一中所述燃氣子網的數學模型為：

其中，為節點的注入氣體流量，分別為節點i的氣體負荷流量、燃氣發電機的耗氣量、熱電聯產機組的耗氣量、鍋爐的耗氣量和燃氣壓縮機消耗的氣體流量，F_ij為第i個節點和第j個節點之間管道氣體流量。

進一步的，所述管道氣體流量的計算公式為：