[发明专利]一种电-气耦合系统区间线性能流模型的求解方法及装置

说明书

本发明公开了一种电‑气耦合系统区间线性能流模型的求解方法及装置，该方法包括：建立基础模型；基于电力系统潮流模型、耦合元件端口模型、天然气系统线性水力模型和风电不确定性的区间模型，建立区间线性能流模型；求解区间线性能流模型。通过该方法及装置，解决了区间非线性能流模型计算保守性及计算效率之间的矛盾；利用区间法建模可再生能源的不确定性，避免了过多的数据统计及经验假设；提出的一次迭代法可以明显提高电‑气耦合系统区间线性能流模型的计算精度，提高能流的计算精度提出了一次迭代法；分析了风电不确定性对天然气系统运行安全的影响，计算了含高渗透可再生能源的电‑气耦合系统的不确定能流。

技术领域

本发明属于多能流系统建模领域，特别涉及一种电-气耦合系统区间线性能流模型的求解方法及装置。

背景技术

随着能源绿色低碳要求的提高，天然气发电因其负荷适应性强、效率高、污染排放量低等优势，成为实现能源供应可持续发展的必由之路，电力系统与天然气系统间的耦合程度正在逐步加深。近年来风电、光伏等可再生能源的发电占比愈重，燃气机组的快速响应特性给可再生能源消纳带来巨大效益的同时，可再生能源的不确定性也给电-气耦合系统带来了愈加严重的威胁。可再生能源出力不可预测的降低会使得燃气机组的耗气量增多，从而引起管网运行压力下降。天然气系统的设备往往有一定的工作压力上限，过高的压力会带来管道、阀门等设备的损坏风险。天然气设备的故障又会反过来影响燃气机组的燃气供应，从而限制燃气机组的出力，进而影响电力系统的运行安全。因此，对高渗透可再生能源的电-气耦合系统计算其不确定能流至关重要。

此外，在风电不确定性的电-气耦合系统区间线性能流模型中，非线性方程的求解容易带来严重的保守性问题，需要采用优化的方法来避免保守性，而优化法往往会面临计算量大、计算时间长等问题。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种电-气耦合系统区间线性能流模型的求解方法及装置，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种电-气耦合系统区间线性能流模型的求解方法，该方法包括：

建立基础模型，其中，当所述建立基础模型时，不分先后顺序执行以下四个步骤：

建立电力系统潮流模型；

建立耦合元件端口模型；

建立天然气系统线性水力模型；

建立风电不确定性的区间模型；

基于所述电力系统潮流模型、耦合元件端口模型、天然气系统线性水力模型和风电不确定性的区间模型，建立区间线性能流模型；

求解所述区间线性能流模型。

进一步的，所述建立电力系统潮流模型中，建立的所述潮流模型为：

式中，P_i^SP为节点i的注入有功功率，θ_i、θ_j为节点i和j的电压相角，x_ij为支路电抗。

进一步的，所述建立耦合元件端口模型中，采用效率系数的方法，构建耦合元件的有功出力与入口质量流量之间的转换关系，其中，有功出力、转换关系和入口质量流量的关系为：

P_Gg＝η·m_Gg，

式中，P_Gg为有功出力，η为燃气机组效率参数矢量，m_Gg为入口质量流量。

进一步的，所述建立天然气系统线性水力模型，包括：

执行以下两个步骤中的任意一步：