[發明專利]動態多能源耦合和轉換的綜合能源系統可靠性評估方法

在審

• 申請號: 202210330353.2
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114677024A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 胡怡霜;丁一
• 申請（專利權）人: 浙大城市學院;浙江大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06F17/11
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種動態多能源耦合和轉換的綜合能源系統可靠性評估方法。建立考慮動態多能源耦合的多能源生產元件多狀態可靠性模型，建立考慮動態多能源轉換的多能源轉換元件多狀態可靠性模型，建立考慮動態多能源耦合的多能源傳輸元件多狀態可靠性模型，根據三種元件的多狀態可靠性模型，構建三種子系統的多狀態可靠性模型；根據三種子系統的多狀態可靠性模型采用改進通用生產函數法處理獲得考慮多能源耦合和轉換的綜合能源系統的可靠度，實現可靠性評估。本發明采用多狀態模型能夠更加精準地表征綜合能源系統的動態特性，精確求取了滿足可靠性精度要求的綜合能源系統可靠性。

技術領域

本發明屬于綜合能源系統領域的一種系統可靠性提取方法，具體是涉及了一種考慮動態多能源耦合和轉換的綜合能源系統可靠性評估方法。

背景技術

綜合能源系統是指一定區域內利用先進的物理信息技術和創新管理模式，整合區域內煤炭、石油、天然氣、電能、熱能等多種能源，實現多種異質能源子系統之間的協調規劃、優化運行，協同管理、交互響應和互補互濟。在滿足系統內多元化用能需求的同時，要有效地提升能源利用效率，促進能源可持續發展的新型一體化的能源系統。

可靠性技術是在第二次世界大戰后首先從航天工業和電子工業發展起來的，綜合能源系統的任務是向用戶提供源源不斷、質量合格的能源，具體包含氣能，熱能、電能等。由于綜合能源系統各種設備，包括能源耦合設備(例如熱電聯產機組，天然氣機組，冷熱電聯產機組等)、能源傳輸設備(例如城市綜合管理等)、斷路器等一次設備及與之配套的二次設備，都會發生不同類型的故障，從而影響綜合能源系統正常運行和對用戶正常供能。綜合能源系統故障，對能源企業、用戶和國民經濟某些環節，都會造成不同程度的經濟損失。隨著社會現代化進程的加快，生產和生活對各類氣熱冷電能源的依賴性也越來越大，而斷停各類能源造成的損失也日益增大。因此，要求綜合能源系統應有很高的可靠性。

可靠性評估是計算分析可能故障狀態的概率與后果,得出反映系統可靠性水平的一系列指標。然而,在一個具有幾百乃至上千個元件的實際系統中，可能發生的故障狀態的數量巨大。由于計算時間與計算資源的限制,在實際評估中不可能對所有可能的故障狀態進行評估。因此,狀態枚舉法僅篩選對系統可靠性貢獻大的故障狀態進行評估。最常用的選擇方法是截止故障重數,即選擇2重或3重以下故障狀態,忽略更高重的故障狀態。該方法的優點是所選狀態的概率之和接近于1,且數量較少。但是,在實際系統中,由于元件的停運概率不同,一些高重故障會比低重故障的發生概率大。以具有71個元件的IEEE-RTS系統為例,當元件采用2狀態模型時,考慮N-3的系統狀態數量是57226,概率之和為0.95110503。實際上,概率較大的前57226個狀態包括16786個0～3重故障狀態和40440個4重～6重故障狀態,概率之和為0.98976138。這些高重故障狀態的概率大且后果嚴重,對系統的可靠性影響很大,而通過截止故障重數進行狀態篩選會忽略掉這些大概率高重故障。由上可知，在可靠性分析中，狀態選擇的數量多上，保留或者刪除，都會對最終結果造成很大的影響，這就意味著在系統的快速且較準確的可靠性分析是一個很有必要的研究方向。

目前的可靠性分析算法主要集中于電力系統可靠性分析，但是隨著多種耦合能源的引入，僅能評估電能的電力系統可靠性分析不在適用于含有多能源耦合的綜合能源系統可靠性分析，關于氣、熱、冷、電等多種能源需要同時在可靠性中得到體現了。所以本發明提出一種新的可靠性分析算法，可以用于計算考慮多能源耦合的綜合能源系統可靠性。

與此同時，隨著多種耦合能源的引入，多能源轉換是綜合能源系統的典型特征，不同能源可以通過多能源轉換過程變成另一種能源，從而實現能源之間的復雜耦合。僅能評估電能的電力系統可靠性分析不在適用于含有多能源轉換過程的綜合能源系統可靠性分析，關于氣、熱、冷、電等多種能源的轉換耦合需要同時在可靠性中得到體現了。傳統的可靠性分析算法無法對多能源轉換多能源轉換的綜合能源系統可靠性進行評估，所以本發明提出一種新的可靠性分析算法，可以用于計算考慮多能源轉換的綜合能源系統可靠性。