[发明专利]基于随机响应面法的电气互联系统概率最优潮流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于随机响应面法的电气互联系统概率最优潮流计算方法，属于多能源不确定分析技术领域。

背景技术

能源是人类赖以生存的基础和重要保障，是国民经济的命脉，如何保证能源可持续供应的同时减少环境污染，是当今社会共同关注的重点。我国长期以煤炭、石油等化石能源为主的能源消费结构造成了巨大的环境压力。因此提高能源利用效率，开发清洁、高效、无污染的清洁能源成为解决人类社会发展过程中日益凸显的能源问题与环境保护的必然选择。电气互联系统以燃气轮机建立了电力系统和天然气系统的耦合，利用比煤炭更加清洁的天然气发电，缓解了能源压力且减少了环境污染。

天然气相比于其他一次能源对环境的影响较小、经济性好、储量丰富且易于存储，可用于应急调峰，能用于具有随机性、间接性大的可再生能源的协调；随着燃气轮机组在发电侧比重的日益提升，电力系统与天然气系统间的耦合将进一步加深，电气互联系统将成为未来综合能源网的主要形式。

最优潮流(optimal power flow,OPF)是电力系统网络规划和运行分析的重要工具。随着燃气轮机在电力系统中的比重逐渐增大，天然气系统的运行必然会影响OPF的结果，但传统的OPF没有考虑电力网络与天然气网络间的耦合。现有针对电气互联系统的研究基本基于确定性模型下，少有针对新能源接入背景下电力系统及天然气系统的不确定性的研究。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是采用随机响应面法解决电气互联系统在电、气负荷和新能源接入下的不确定性的概率最优潮流下的发电成本最低。

技术方案：一种基于随机响应面法的电气互联系统概率最优潮流计算方法，依次按以下步骤实现：

1)获取电力系统的参数信息进行稳态建模，其参数信息包括：输电线路网络拓扑结构，π型等效电路的电阻、电抗，对地并联电导、电纳，变压器变比和阻抗，各节点负荷以及发电机输出有功、无功约束，各节点电压约束；

2)获取天然气网络的参数信息进行稳态建模，其参数信息包括：输气管道的拓扑结构，传输效率等参数信息，加压站的拓扑结构，各节点气负荷以及气源点天然气出力信息，各节点压力约束；

3)获取以燃气轮机的各个参数，约束条件进行电气互联系统的耦合；

4)针对负荷预测、风速预测、光照预测的不确定性建立负荷、风速、光照的概率信息；

5)通过随机响应面法在已知输入随机变量概率分布的基础上，将输出响应表达为关于已知系数的混沌多项式，通过最优选点法选出的采样点确定多项式中的待定系数，进而得到所估计的输出响应的概率分布

6)根据各变量的概率分布，以成本作为目标函数，求得概率最优潮流下的成本值；

7)输出状态变量的概率统计信息。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明燃气轮机驱动的加压站示意图；

图3为本发明电气互联系统结构图；

图4为发电成本概率分布图；

图5为电力系统7号节点电压幅值概率分布图；

图6为天然气系统4号节点压力概率分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

1电力系统稳态建模

电力系统直角坐标系下根据节点电压可以计算各点的有功功率和无功功率，P_i为PQ节点和PV节点的注入有功功率，Q_i为PQ节点的注入无功功率，U_i为PV节点的电压大小。对于电力网络中节点i：

式中：e_i，f_i分别为节点i电压向量的实部和虚部；G_ij，B_ij分别为节点导纳矩阵第i行第j列元素的实部和虚部。

2天然气系统稳态建模

天然气系统稳态建模实际涉及到多种元件，与众多因素有关，本发明主要针对天然气管道和加压站两种主要元件进行稳态建模。

2.1管道流量方程：

天然气管道流量方程与管道两端压力在内的许多因素有关，在理想条件下对于高压气网完全湍流，管道mn流量方程为：

其中：