[发明专利]一种基于补偿气流法的电-气综合能源系统前推回代算法

说明书

一种基于补偿气流法的电‑气综合能源系统前推回代算法，属于综合能源系统及多能潮流计算领域。首先，采用影响因子矩阵法改进传统前推回代算法，进而实现算法对配网中大量的PV节点的处理。其次，搭建天然气系统的管道模型，运用气电比拟的思想，将常用于电力系统的前推回代算法应用于天然气系统的潮流计算中。再次，对天然气系统中环网部分解环；采用补偿气流法进行求解，实现含环天然气系统的前推回代法潮流计算。最后，对电气综合能源系统间耦合部分进行求解计算。本发明实现了电‑气综合能源系统的整体潮流解析，具有收敛性好、运算速度快、对初值要求不高等优点，同时对于非线性的天然气系统含环问题，也提出一种收敛性很好的处理方法。

技术领域

本发明属于综合能源系统及多能潮流计算领域，及一种基于补偿气流法的电-气综合能源系统前推回代算法。

背景技术

综合能源系统已经成为当今能源系统研究热点之一，但由于其能源种类繁多，潮流计算复杂，寻找统一的算法进行潮流解析显得格外重要。基于电力系统在综合能源系统中的核心地位，考虑采用电力系统常采用的解算方式求解综合能源系统，从而实现算法的统一。

城市电网具有单源辐射状的特点，常采用前推回代法进行潮流计算，具有计算精度高，迭代次数少，对初值要求较低等明显优势。对于电-气综合能源系统而言，配气网辐射状的拓扑结构为算法的适用提供了可能性。但是由于气网自身含环的问题，且天然气系统是非线性系统，无法采用电力系统常采用的叠加原理加以处理。因此，考虑将传统适用于电网潮流计算的前推回代法推广至天然气网络计算中，并引入补偿气流法，使得算法可以很好的处理电-气综合能源系统中可能存在的含环问题。

本发明提出了一种基于补偿气流法的电-气综合能源系统前推回代算法。该方法实现了电-气综合能源系统潮流计算方法上的统一，同时对于传统前推回代法适用性较差的环网结构仍具有很好的处理能力。

发明内容

针对上述问题，考虑到综合能源系统潮流计算复杂且算法不统一等问题，本发明提出一种基于补偿气流法的电-气综合能源系统前推回代算法。该方法根据电力系统在综合能源系统中的核心地位，将配电网常采用的前推回代算法应用于电-气综合能源系统潮流计算中，同时引入补偿气流法对天然气网络中的环网结构加以处理，从而实现了对电气综合能源系统前推回代算法的统一求解。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于补偿气流法的电-气综合能源系统前推回代算法，包括以下步骤：

步骤1：了解配电网的前推回代算法；采用影响因子矩阵法改进传统前推回代算法，进而实现算法对配网中大量的PV节点的处理。

步骤2：搭建天然气系统的管道模型；基于步骤1改进的前推回代算法，运用气电比拟的思想，将常用于电力系统的前推回代算法应用于天然气系统的潮流计算中。

步骤3：对天然气系统中环网部分解环；采用补偿气流法进行求解，实现含环天然气系统的前推回代法潮流计算。

步骤4：对电气综合能源系统间耦合部分进行求解计算；综合步骤1-3实现基于补偿气流法的电-气综合能源系统前推回代算法；

进一步地，所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤101：电力系统前推回代算法。前推回代法分为功率前推和电压回代两个部分。从末节点开始功率前推，对每条支路，由受端节点的注入功率和支路阻抗数据计算送端前一节点支路的功率，直到完成首节点功率的计算时停止为功率前推。功率变化量如下：

其中P、Q分别为节点的注入有功、无功功率；U为节点电压；R+jX为支路阻抗。

从首节点开始，对每条支路，由送端节点的节点电压和支路功率计算受端节点的节点电压，直到完成所有末端节点电压的计算时停止为电压回代。电压变化量实部虚部如下：