一種電-熱耦合系統中熱網的區間潮流計算方法技術方案

本發明專利技術涉及一種電?熱耦合系統中熱網的區間潮流計算方法，屬于多能流耦合系統的運行安全分析技術領域。該方法采取區間潮流的分析方法，一方面在多種能源系統耦合運行的發展趨勢下，考慮了風電不確定性對其他能源網(熱力網絡)穩態運行的影響，為耦合能源系統的安全穩定控制或管道規劃提供了依據；另一方面避免了大量的數據統計和復雜的數學模型及計算，同時該方法只需要區間信息，不需要估計隸屬度信息等，避免了因人為假設的主觀性帶來的誤差。該方法可以應用于電?熱耦合多能流系統的能量管理中，當系統存在安全問題或潛在風險時給出安全警告，有助于提高電?熱耦合多能流系統運行的安全性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電-熱耦合系統中熱網的區間潮流計算方法，尤其涉及一種基于風電不確定的電-熱耦合系統中熱網的區間潮流計算方法，屬于多能流耦合系統的運行安全分析

技術介紹
隨著環境污染和能源資源的限制，可再生清潔能源的廣泛應用成為未來電力能源供應的必然趨勢，而這些可再生能源不確定性高，發電量不易控制，接入電網容易引起電網波動。因此，僅以電網作為能量傳輸的載體已漸漸不能滿足需求。在這種情況下，以電、熱、冷、氣多種形式傳輸能量的能源互聯網就有其優越性。在上述多能網絡中，熱電聯供網絡目前發展最為迅速，自20世紀開始，在全球范圍內就開始逐步建立熱網，目前，熱網在丹麥、瑞典、德國、芬蘭等歐洲國家都有了一定程度的普及。目前，對于熱電聯合網絡的建模和潮流計算已經有了一系列的研究成果。在目前所有可再生能源中，風能因其環境友好、技術成熟、零燃料成本且可持續等優勢，成為了最具競爭力的形式之一。近些年來風電在我國得到了快速的發展。然而，風力發電機的出力會受到實時的風力資源隨機變化的限制，無法提供連續穩定的功率，因此風電是一種具有波動性、隨機性、間歇性和難以調度性的不可靠電源。在如今多能源耦合系統統一運行模式的趨勢下，各種能源之間的相互聯系和交互作用更加緊密，迫切需要研究風力發電機組并網后其不確定性對其他能源網絡安全性的影響。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種電-熱耦合系統中熱網的區間潮流計算方法，其中考慮風電不確定性，并避免了大量的數據統計、復雜的計算以及過多人為假設造成的偏差，分析風電接入后的電-熱耦合系統中熱網的穩態運行區間。本專利技術提出的電-熱耦合系統中熱網的區間潮流計算方法，包括以下步驟：(1)建立電-熱耦合系統耦合運行的穩態數學模型，包括：(1-1)一個電-熱耦合系統中的電力系統潮流方程如下： P i = U i Σ j ∈ i U j ( G i j c o s ( θ i - θ j ) + B i j s i n ( θ i - θ j ) ) , i , j = 1 , 2 , ... n ]]> Q i = U i Σ j ∈ i U j ( G i j sin ( θ i - θ j ) - B i j cos ( θ i - θ j ) ) , i , j = 1 , 2 , ... n ]]>其中，Pi為電力系統中第i個節點的注入有功功率，Qi為電力系統中第i個節點的注入無功功率，Gij為與電力系統的節點導納矩陣Y中第i行、第j列相對應的電導，Bij為與電力系統的節點導納矩陣Y中第i行、第j列相對應的電納，電力系統節點導納矩陣Y從電網調度中心獲取；(1-2)一個電‐熱耦合多能流系統中熱網的管道壓力損失方程如下：ΔHl＝Slml|ml|，其中，ΔHl為熱網中第l條管道的壓力損失，Sl為第l條管道的阻力特性系數，Sl的取值范圍為[10,500]Pa/(kg/s)2，ml為第l條管道的流量；(1-3)一個電‐熱耦合多能流系統中熱網的循環泵水力特性方程如下：HP＝H0-Spm2，其中，HP為循環泵揚程，H0為循環泵靜揚程，Sp為循環泵阻力系數，H0和Sp由循環泵的出廠說明書獲取，m為流過循環泵的流量；(1-4)一個電‐熱耦合多能流系統中熱網管道熱量損失方程如下： T e , l = ( T h , l - T a , l ) e - λL l C p m l + T a , l ]]>其中，Te,l為熱網中的第l條管道的末端溫度，Th,l為第l條管道的首端溫度，Ta,l為第l條管道所在的環本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電?熱耦合系統中熱網的區間潮流計算方法，其特征在于該方法包括以下步驟：(1)建立電?熱耦合系統耦合運行的穩態數學模型，包括：(1?1)一個電?熱耦合系統中的電力系統潮流方程如下：Pi=UiΣj∈iUj(Gijcos(θi-θj)+Bijsin(θi-θj)),i,j=1,2,...n]]>Qi=UiΣj∈iUj(Gijsin(θi-θj)-Bijcos(θi-θj)),i,j=1,2,...n]]>其中，Pi為電力系統中第i個節點的注入有功功率，Qi為電力系統中第i個節點的注入無功功率，Gij為與電力系統的節點導納矩陣Y中第i行、第j列相對應的電導，Bij為與電力系統的節點導納矩陣Y中第i行、第j列相對應的電納，電力系統節點導納矩陣Y從電網調度中心獲取；(1?2)一個電‐熱耦合多能流系統中熱網的管道壓力損失方程如下：ΔHl＝Slml|ml|，其中，ΔHl為熱網中第l條管道的壓力損失，Sl為第l條管道的阻力特性系數，Sl的取值范圍為[10,500]Pa/(kg/s)2，ml為第l條管道的流量；(1?3)一個電‐熱耦合多能流系統中熱網的循環泵水力特性方程如下：HP＝H0?Spm2，其中，HP為循環泵揚程，H0為循環泵靜揚程，Sp為循環泵阻力系數，H0和Sp由循環泵的出廠說明書獲取，m為流過循環泵的流量；(1?4)一個電‐熱耦合多能流系統中熱網管道熱量損失方程如下：Te,l=(Th,l-Ta,l)e-λLlCpml+Ta,l]]>其中，Te,l為熱網中的第l條管道的末端溫度，Th,l為第l條管道的首端溫度，Ta,l為第l條管道所在的環境溫度，ml為第l條管道的流量，Ll為第l條管道的長度，Cp為水的比熱容，比熱容的取值為4182焦耳/(千克·攝氏度)，λ為熱網管道單位長度的傳熱系數，λ從電?熱耦合多能流系統的能量管理系統中獲??；(1?5)一個電‐熱耦合多能流系統中熱網中多管道匯合點的溫度方程：(Σm·out)Tout=Σ(m·inTin)-QJ,]]>其中，為流出多管道匯合點的流量，為流入多管道匯合點的流量，Tout為流出多管道匯合點的水的溫度，Tin為流入多管道匯合點的水的溫度，QJ是多管道匯合點的熱功率；(1?6)一個通過電‐熱聯供機組耦合的電力系統與熱網之間的耦合方程：p=Σk=1NKαkPk,q=Σk=1NKαkQk,]]>其中，p為電?熱聯供機組的有功功率，q為電?熱聯供機組的熱功率，Pk為電?熱聯供機組運行可行域近似多邊形的第k個頂點的橫坐標，Qk為電?熱聯供機組運行可行域近似多邊形的第k個頂點的縱坐標，αk為組合系數，0≤αk≤1，NK為電?熱聯供機組的運行可行域近似多邊形的頂點個數，電?熱聯供機組運行可行域近似多邊形從電?熱聯供機組的出廠說明書中獲??；(1?7)一個通過循環泵耦合的電力系統與熱網之間的耦合方程。Pp=mPgHp106ηP]]>其中，PP為循環泵消耗的有功功率，g為重力加速度，ηP為循環泵效率，ηP的取值范圍0～1，mP為流過循環泵的流量，HP為循環泵的揚程；(2)通過電力系統中風電場的歷史紀錄數據，獲取風電場的歷史最小風速v和最大風速的風速變化區間(3)根據電力系統中風電場的風力渦輪機的出力曲線，以及上述風速的變化區間得到風電出力的變化區間Pminw≤Plw≤Pmaxw,]]>其中，為第l個風電機組的的有功出力，風力渦輪機的出力曲線由風力渦輪機的出廠說明書獲取；(4)設定電力系統與熱網穩態安全運行的約束條件，包括：(4?1)電力系統中非風力發電機組的輸出功率小于或等于該非風力發電機組出廠銘牌上給出的最大功率Pigen≤Pmaxgen;]]>(4?2)電力系統第i個節點的電壓幅值Ui在設定的電力系統安全運行電壓的上、下限值Ui、之內，Ui為第i個節點額定電壓的0.95倍，為第i個節點額定電壓的1.05倍：U‾i≤Ui≤U‾i;]]>(4?3)電力系統中第l條線路的傳輸容量小于或等于設定的電力系統安全運行傳輸容量的最大值Sl≤S‾l;]]>(4?4)熱網中第l條管道的流量ml小于或等于熱網安全運行流量的上限值0≤ml≤m‾l;]]>(4?5)熱網中換熱站回水溫度T在設定的熱網安全運行回水溫度的上、下限值T，之間：T‾≤T≤T‾;]]>(5)利用內點法，在上述步驟(3)...

【技術特征摘要】
1.一種電-熱耦合系統中熱網的區間潮流計算方法，其特征在于該方法包括以下步驟：(1)建立電-熱耦合系統耦合運行的穩態數學模型，包括：(1-1)一個電-熱耦合系統中的電力系統潮流方程如下： P i = U i Σ j ∈ i U j ( G i j c o s ( θ i - θ j ) + B i j s i n ( θ i - θ j ) ) , i , j = 1 , 2 , ... n ]]> Q i = U i Σ j ∈ i U j ( G i j sin ( θ i - θ j ) - B i j cos ( θ i - θ j ) ) , i , j = 1 , 2 , ... n ]]>其中，Pi為電力系統中第i個節點的注入有功功率，Qi為電力系統中第i個節點的注入無功功率，Gij為與電力系統的節點導納矩陣Y中第i行、第j列相對應的電導，Bij為與電力系統的節點導納矩陣Y中第i行、第j列相對應的電納，電力系統節點導納矩陣Y從電網調度中心獲取；(1-2)一個電‐熱耦合多能流系統中熱網的管道壓力損失方程如下：ΔHl＝Slml|ml|，其中，ΔHl為熱網中第l條管道的壓力損失，Sl為第l條管道的阻力特性系數，Sl的取值范圍為[10,500]Pa/(kg/s)2，ml為第l條管道的流量；(1-3)一個電‐熱耦合多能流系統中熱網的循環泵水力特性方程如下：HP＝H0-Spm2，其中，HP為循環泵揚程，H0為循環泵靜揚程，Sp為循環泵阻力系數，H0和Sp由循環泵的出廠說明書獲取，m為流過循環泵的流量；(1-4)一個電‐熱耦合多能流系統中熱網管道熱量損失方程如下： T e , l = ( T h , l - T a , l ) e - λL l C p m l + T a , l ]]>其中，Te,l為熱網中的第l條管道的末端溫度，Th,l為第l條管道的首端溫度，Ta,l為第l條管道所在的環境溫度，ml為第l條管道的流量，Ll為第l條管道的長度，Cp為水的比熱容，比熱容的取值為4182焦耳/(千克·攝氏度)，λ為熱網管道單位長度的傳熱系數，λ從電-熱耦合多能流系統的能量管理系統中獲?。?1-5)一個電‐熱耦合多能流系統中熱網中多管道匯合點的溫度方程： ( Σ m · ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫宏斌，郭慶來，王彬，喬錚，潘昭光，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京;11