[发明专利]一种电-气互依赖系统连锁效应处理方法

权利要求书

1.一种电-气互依赖系统连锁效应处理方法，其特征在于：根据电-气互依赖系统建立电力系统的再调度模型、天然气系统的再调度模型和耦合元件的模型，进而建立了电-气互依赖系统的连锁效应分析模型，进而获得气源生产的天然气量和天然气负荷的切除量的调度量，采用电力系统调度机构调整发电机组的输出或切除部分电力负荷，采用天然气系统调度机构调整气源的输出或者切除部分天然气负荷；

方法主要包括以下几部分：

1)建立电-气互依赖系统的连锁效应分析模型

1.2)故障首先发生在天然气系统，建立以下天然气系统的再调度模型

1.2.a)建立以下的目标函数：

其中，和C_is表示在迭代次数it时天然气系统节点i燃料驱动气源s的生产的天然气量和天然气的供应计量值，表示在迭代次数it时天然气系统节点i电驱动气源k生产的天然气量，C_ik表示天然气系统节点i电驱动气源k的供应计量值，和C_iL表示在迭代次数it时天然气系统节点i天然气负荷的切除量及切除计量值，N表示天然气系统中的节点总数，i表示天然气节点的序数；

同时建立如下约束条件：

I.天然气管道流量约束：

在天然气系统运行过程中，天然气管道ij上流过的天然气流量设置以下约束：

其中，表示在迭代次数it时天然气管道ij上流过的天然气流量，和分别表示在迭代次数it时节点i和j时的气压；M_ij和分别表示天然气管道ij的传输参数和天然气流向；表示天然气管道ij上流过的天然气流量上限；

II.节点气压约束：

天然气节点的气压设置以下约束：

其中，和分别表示在迭代次数it时节点i的气压下限和上限；

III.压缩机约束：

天然气管道ij上的压缩机c所消耗的功率处理为：

其中，B_ij表示压缩机常数，z_c和α分别表示压缩机系数和热力系数；

根据上式计算的功率通过以下公式计算压缩机c消耗的天然气气量

其中，和代表第一、第二和第三压缩机气量消耗系数；

压缩机的压缩系数设置以下约束：

其中，C_cij和代表管道上ij的压缩机c的升压比例的上下限；

IV.节点气流平衡约束：

在天然气系统运行中，任一节点天然气注入量等于流出量，表示为：

其中，表示在迭代次数it-1时节点i的负荷；表示压缩机c在迭代次数it时消耗的天然气气量

V.气源生产天然气约束：

天然气气源在生产天然气过程中需要满足以下约束：

其中，和分别表示在迭代次数it时节点i燃料驱动气源s和电驱动气源k天然气生产上限；

VI.天然气负荷切除量约束：

其中，和分别表示在迭代次数it时天然气节点i处负荷切除量的最小值和最大值；

1.2.b)采用内点法对上述天然气系统的再调度模型进行求解获得最优的燃料驱动气源s的生产的天然气量电驱动气源k生产的天然气量和天然气负荷的切除量采用以下公式计算得到在迭代次数it时节点i处天然气负荷切除量确定供应给节点m天然气机组的天然气量表示为：

根据天然气量采用以下公式反解处理获得电力系统中节点m天然气机组g在迭代次数it+1时输出功率

其中，表示在迭代次数it时电力系统中节点m天然气机组g生产的电力，表示在迭代次数it-1时天然气系统中节点i处供应给天然气机组的天然气量，GHV表示天然气的热值，α_mg、β_mg和γ_mg表示天然气机组g的第一、第二、第三热力系数；

1.3)基于天然气机组的输出功率，建立电力系统的再调度模型

1.3.a)建立如下目标函数：

其中，和C_mf分别表示在迭代次数it+1时电力系统节点m处燃煤机组f的发电量和发电计量值，和C_mL分别表示在迭代次数it+1时电力系统节点m处电力负荷的切除量及切除计量值，M表示电力系统中的节点个数，m表示电力节点的序数；

同时建立如下约束条件：

I.节点功率平衡约束：

对于电力系统中任一节点，电力功率的流入量采用以下公式获得：

其中，表示在迭代次数it+1时电力系统节点m处电力负荷；

II.发电机发电约束：

其中，和分别表示在迭代次数it+1时电力系统节点m处燃煤机组f的发电量的最小值和最大值；

III.电力负荷切除量约束：

其中，表示在迭代次数it+1时电力系统节点m处电力负荷的切除量的最大值；

IV.线路功率约束：

其中，T表示电力传输分配系数矩阵，由电网的导纳矩阵计算得到，表示在迭代次数it+1时电力系统中各个节点发电机组的发电量向量，D^it+1表示在迭代次数it+1时各个节点电力负荷向量，表示各个电力节点之间的线路功率上限的向量；

1.2.b)采用内点法对上述电力系统的再调度模型进行求解获得最优的电力负荷的切除量再采用以下公式获得电驱动气源的用电量

其中，表示在迭代次数it+1时天然气系统节点i电驱动气源k生产的天然气量，表示在迭代次数it+1时电力系统节点m需要供应给电驱动气源k的电力，h_g表示电驱动气源的转换效率；

进而在连锁效应过程中，通过以下公式判断电驱动电源的工作状态：

其中，表示在迭代次数it+2时天然气系统节点i电驱动气源k的工作状态；表示在迭代次数it时电力系统节点m的电力负荷，在迭代次数it+1时电力系统节点m切除的电力负荷；

1.6)判断连锁效应是否停止：

若工作状态结果为0，则连锁效应不停止，返回到步骤1.2)进行重新迭代，直至连锁效应停止；

若工作状态结果为1，则连锁效应停止，不再迭代。

2.根据权利要求1所述的一种电-气互依赖系统连锁效应处理方法，其特征在于：所述的电-气互依赖系统主要由天然气系统和电力系统通过耦合元件连接而成，耦合元件主要包括天然气机组和电驱动气源：其中，天然气机组的输入端连入天然气系统作为天然气负荷，输出端连入电力系统作为发电机组，通过消耗天然气生产电力；电驱动气源的输入端连入电力系统作为电力负荷，输出端连入天然气系统作为气源，通过消耗电力生产天然气；电力系统主要由电力节点通过电力线路相连形成，每个电力节点包含燃煤机组和电力负荷，燃煤机组通过消耗煤生产电力，各个节点天然气机组和燃煤机组生产的电通过电力线路输送给电力负荷；天然气系统主要由天然气节点通过天然气管道相连形成，每个天然气节点包括燃料驱动气源和天然气负荷，燃料驱动气源通过消耗除电力以外的燃料生产天然气，生产后的天然气通过天然气管道输送给天然气负荷。