[发明专利]基于连续多能流的电气耦合系统负荷裕度计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于连续多能流的电气耦合系统负荷裕度计算方法及系统。传统负荷裕度计算并没有考虑燃气发电机组的一次能源供应以及天然气系统的运行约束。本发明采用的技术方案包括：建立考虑电气耦合系统安全约束的多能流模型，包括天然气系统、电力系统和燃气发电机组的多能流模型；仿照连续潮流，引入负荷增长参数，提出连续多能流计算方法，用于求解气网节点压力、电网节点电压与负荷裕度之间的关系曲线，计算系统负荷裕度。本发明的方法可确定电气耦合系统的负荷裕度，分析了天然气系统安全约束对负荷裕度的影响，为天然气系统运行状态的调整提供参考，对系统静态稳定在线评估具有重要意义，有助于系统调度员监测系统运行的稳定性。

技术领域

本发明属于电力系统电压稳定性指标优化技术领域，尤其涉及一种基于连续多能流的电气耦合系统负荷裕度计算方法及系统。

背景技术

近年来，燃气发电机组(natural gas-fired unit，NGUs)凭借其良好的经济性、快速调节能力和较低的污染排放特性，在电力系统中的发电份额不断提高。随着燃气机组的发电份额的快速增加，电力系统(EPSs)和天然气系统(NGSs)逐步形成了一个联系统一的整体-电气耦合系统(IEGS)。因此，随着耦合日益紧密，不同供能系统之间交互影响应受到密切关注。

目前，国内外已对IEGS开展了相关研究工作：有研究利用P2G技术充分发挥NGSs的储能特性，实现了可再生能源的大量消纳；有研究以最小化运行成本为目标，建立了基于线性耦合关系的多能源耦合系统协调运行模型；有研究考虑天然气输送传输约束，分析了需求响应在电力系统的随机日前调度优化中的作用。上述研究主要集中在利用多能源的互补特性进行协调优化运行，以提高能效和可再生能源消纳能力，涉及IEGS静态稳定性分析的研究工作偏少。

负荷裕度是电力系统静态稳定性分析的重要内容，指示了当前运行点同电压崩溃临界点之间的距离，可作为度量电力系统电压稳定水平的关键指标，反应了系统承受负荷及故障扰动时，维持电压稳定的能力。负荷裕度信息对于电力市场参与者而言至关重要。然而，随着以天然气为燃料的燃气发电机组的发电比重显著提升，而传统负荷裕度计算并没有考虑燃气发电机组的燃气供应以及天然气系统的运行约束，显然并不恰当。如何在电力系统和天然气系统深度耦合的背景下，实现负荷裕度的准确计算，对系统静态稳定在线评估具有重要意义。

当前已有研究提出了多种计算系统负荷裕度的方法，主要分为优化潮流法与连续潮流法两大类。优化潮流法将电压崩溃点的计算转化为非线性优化问题，因此负荷裕度的求解结果严重依赖于所使用的的优化算法，面对大型电力系统，得到的结果往往陷入局部最优解。连续潮流法可以有效地克服接近电压崩溃点时潮流不收敛的问题，因此，广泛应用于电力系统负荷裕度的求取。

然而，上述研究所提出的传统负荷裕度计算并没有考虑NGU的一次能源供应以及天然气系统的运行约束，所得结果可能偏向乐观。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于连续多能流的电气耦合系统负荷裕度计算方法及系统，以解决传统负荷裕度计算并没有考虑NGU的一次能源供应以及天然气系统的运行约束而使得所得结果不当的问题，实现在电力系统和天然气系统深度耦合的背景下电力系统负荷裕度的准确计算，以优化系统静态稳定在线评估，提升电气耦合系统静态稳定性分析的能力。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种基于连续多能流的电气耦合系统负荷裕度计算方法，其包括：建立考虑电气耦合系统安全约束的多能流模型，包括天然气系统、电力系统和燃气发电机组的多能流模型；仿照连续潮流，引入负荷增长参数，提出连续多能流计算方法，用于求解气网节点压力、电网节点电压与负荷裕度之间的关系曲线，计算系统负荷裕度。