[發明專利]一種靜態電壓穩定裕度評估方法、系統和終端設備

在審

• 申請號: 202310086533.5
• 申請日: 2023-02-09
• 公開（公告）號: CN116384019A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 陸帥;李沅;顧偉;徐一駿;丁世興;俞睿智
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/20;G06F111/06;G06F113/08;G06F113/04;G06F113/14;G06F119/08
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張恩慧

本發明公開了一種靜態電壓穩定裕度評估方法、系統和終端設備，屬于綜合能源系統運行領域，包括以下步驟：建立供熱系統熱動態模型；建立熱電耦合設備模型；建立考慮供熱系統熱動態的電力系統靜態電壓穩定裕度模型；求解模型并得到電壓穩定裕度。本發明可獲得考慮供熱系統熱動態的靜態電壓穩定裕度，通過雙目標非線性優化方法獲得考慮熱動態后的靜態電壓穩態裕度的Pareto邊界，可揭示熱電耦合對電壓穩定性的影響以及供熱系統的熱慣性對電壓穩定裕度的影響，可有效刻畫綜合能源系統電力網絡與熱力網絡的相互作用，實現對綜合能源系統中靜態電壓穩定裕度的評估。

技術領域

本發明涉及綜合能源系統運行領域，具體涉及一種靜態電壓穩定裕度評估方法、系統和終端設備。

背景技術

綜合能源系統集成了燃氣、電力、供熱、交通等多種能源子系統，可通過多個能源子系統間的相互協同，實現一次能源的梯級利用，提高可再生能源利用率，實現多能負荷的協調互補，達到能源系統的節能減排的目標。靜態電壓穩定裕度通過測量從指定的工作條件到安全極限點的距離來量化電壓穩定極限，已被廣泛應用于電力系統的運行與規劃。

在綜合能源系統中，多種能流間的耦合關系十分復雜，電力網絡與熱力網絡間存在相互依賴關系，這使得靜態電壓穩定裕度不再適用。因此，針對綜合能源系統復雜的能流耦合關系和熱動態特性，建立適用于綜合能源系統的考慮供熱系統熱動態的靜態電壓穩定裕度評估，是工程應用中亟需解決的難題。然而，現有技術往往單獨考慮電力系統或供熱系統，無法考慮電、熱系統間的耦合關系與相互影響，熱電綜合能源系統的電壓穩定裕度的物理特性也不明確。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明目的在于提供一種考慮供熱系統熱動態的靜態電壓穩定裕度評估方法、系統和裝置；本發明通過雙目標優化方法獲得不同場景下考慮供熱系統熱動態后電壓穩態裕度的Pareto邊界，通過所提出的方法可揭示熱電耦合對電壓穩定性的影響以及供熱系統的熱慣性對電壓穩定裕度的影響，可有效刻畫綜合能源系統電力網絡與熱力網絡的相互作用，實現對綜合能源系統中靜態電壓穩定裕度的評估。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

本申請的第一方面公開一種靜態電壓穩定裕度評估方法，包括：

基于熱網管道的溫度傳輸情況和建筑物的熱動態情況構建供熱系統熱動態模型；基于熱電耦合設備的運行和耦合約束建立熱電耦合設備模型；

基于電負荷增長方式和熱負荷增長方式構建靜態電壓穩定裕度模型：

max(λ_E,λ_H)

s.t.g_E(P,Q,V,θ,λ_E)≤0

g_H(H,T,m,λ_H)≤0

g_EH(P,H)≤0

其中，λ_E、λ_H分別為電、熱負荷系數；P和Q分別為發電機或支路的有功/無功功率；V和θ分別為母線的電壓大小與相位；H為熱能；T為水的溫度或室內溫度；m為質量流量；g_E(·)≤0、g_H(·)≤0和g_EH(·)≤0分別為電力系統、供熱系統和熱電耦合關系的約束；

求解靜態電壓穩定裕度模型得到電壓穩定裕度。

進一步地，基于電負荷增長方式和熱負荷增長方式構建靜態電壓穩定裕度模型還包括以下步驟：

建立電負荷增長方式模型：

其中，和分別為當前運行點和安全限制點的有功功率；和分別為當前運行點和安全限制點的無功功率；λ_E為電負荷系數；