[发明专利]一种电力-天然气区域综合能源系统的稳态分析方法

摘要

本发明公开了一种电力‑天然气区域综合能源系统稳态分析方法，步骤(1)、对电力‑天然气区域综合能源系统中的天然气系统进行建模与求解；步骤(2)、对天然气系统进行节点压力‑负荷灵敏度分析；步骤(3)、基于天然气系统信息与能源交互信息，构建以能源集线器为核心的能源耦合环节建模以及能量转换分析；步骤(4)、对电力系统稳态求解；步骤(5)、构建电力‑天然气区域综合能源系统稳态分析综合求解模型，获得天然气系统网络状态改变带来的影响。本发明针对“以气定电”的运行场景，探究天然气系统网络状态改变对其自身以及区域综合能源系统的影响，为能源互联网背景下的能源互济与相互影响分析提供一定的理论基础。

主权项

一种电力‑天然气区域综合能源系统稳态分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)、对电力‑天然气区域综合能源系统中的天然气系统进行建模与求解；具体包括：读取天然气网络信息、分布式发电单元信息和能量交互信息；分析天然气网络特征，构建节点导纳矩阵；对于天然气系统中的压力已知节点，不同压力等级的天然气流量公式如下所示：qij=5.72*10-4[(pi-pj)D5fLSG](a)7.57*10-4Tnpn[(pi2-pj2)D5fLTSG](b)7.57*10-4Tnpn[(pi2-pj2)D5fLTZSG](c)]]>(a)式适用于0‑75mbar压力范围，(b)式适用于0.75‑7.0bar压力范围，(c)式适用于大于7.0bar压力范围的情况；其中，i与j分别为天然气管道首末节点，qij为标准状况下的管道流量，pi与pj分别为表节点压力，D与L为管道的直径和长度，SG为相对密度，f为摩擦系数，Z为计算常数，Tn与pn为标准状况下的温度与压力；步骤(2)、对天然气系统进行节点压力‑负荷灵敏度分析，令天然气节点压力‑负荷灵敏度矩阵其中，p为压力，l为负荷；步骤(3)、基于天然气系统信息与能源交互信息，构建以能源集线器为核心的能源耦合环节建模以及能量转换分析，具体包括以下处理：读取外界环境参数与分布式产能单元信息；根据当前状态，分析能源集线器设备类型、能源交互信息与结构特征；构建能源集线器转换矩阵C与方程L＝CP，分析耦合设备交互方式；求解xe和xg改变值：对耦合设备能量交互进行数值转换；整合能源交互信息，求解能源集线器方程；步骤(4)、对电力系统稳态求解，在回代的过程中，以配电网的始端电压和末端负荷作为已知条件，由负荷功率逐步逐段计算线路各部分的功率损耗，进而推算始端功率；在前推的过程中，以始端电压和上述过程求得的始端功率为已知条件，以电压降落为所求量，从线路始端向末端进行计算，进而求得各个节点的电压。前推与回代过程重复迭代，在满足收敛条件后停止，并输出结果；若电力系统计算结果均在系统的合理运行区间，则计算结束输出结果；否则，返回能源耦合环节并对其进行调整，通过循环迭代，保证电力系统运行在合理范围之内；步骤(5)、结合天然气系统与电力系统的综合求解信息，构建电力‑天然气区域综合能源系统稳态分析综合求解模型，首先读入外界环境信息；根据天然气系统初始化部分以及天然气系统求解部分，输出天然气系统待求变量以及天然气系统压力‑负荷灵敏度矩阵；分析以能源集线器为核心的能源耦合环节，对耦合设备能量交互进行数值转换；最后，将上述信息代入到电力系统计算过程，若电力系统计算结果均在系统的合理运行区间，则计算结束输出结果；否则，返回能源耦合环节并对其进行调整，通过循环迭代，保证电力系统运行在合理范围之内；从而获得天然气系统网络状态改变对其自身以及区域综合能源系统的影响。