[发明专利]域收缩型电气综合能源系统仿射能流计算方法

说明书

本发明提出一种域收缩型电气综合能源系统仿射能流计算方法，建立考虑分布式电源出力波动和负荷变化等不确定性的电、气网络和耦合元件的仿射模型；围绕确定性能流下的网络基本运行点，首先基于网络灵敏度分析对状态量进行完备的预测，并引入压缩系数优化模型对预测状态量的域进行压缩，降低状态量解的保守性。此外，提出电气仿射能流分列迭代方法，通过耦合机组处的功率匹配实现计算中的能流交互，无需梳理复杂耦合系统中网络的计算顺序，实现高效、简单的电‑气多能流求解。

技术领域

本发明属于电气综合能源系统技术领域，尤其涉及一种域收缩型电气综合能源系统仿射能流计算方法。

背景技术

电气综合能源系统(Integrated Electricity-Gas System,IEGS)能够实现电力、天然气能源的互联互济，并为清洁能源并网提供有效支撑，提高能源综合利用和协同优化水平。能流计算可评估IEGS运行状态，是系统优化调度、故障分析研究的重要基础。然而，并网新能源的出力波动和负荷变化给电气综合能源系统带来了较强的不确定性，加之电、气能流的交互影响作用，使系统能流分析趋于复杂，现有的确定性能流分析方法无法适用于不确定性系统。因此，需要有效的不确定性能流计算方法，明晰不确定因素的传递过程，量化评估不确定因素对系统运行状态的影响。

当前，电气综合能源系统的传统区间能流算法有以下两方面不足：首先，区间算法无法表示不确定量之间的相关性将导致区间扩张，天然气管道方程的强非线性不仅加剧了区间扩张效应，部分运算甚至可能无法正常进行；其次，现有区间能流算法无法根据结果辨识状态量中不确定性的来源，难以直接量化分析不确定因素对系统状态的影响程度。现有的求解方法中，区间迭代法需要通过构造算子解决区间雅可比矩阵无法求逆的问题，收敛性较差且反复的迭代过程易导致区间扩张；基于非线性能流优化模型的直接优化法求解困难，且容易陷入局部最优解。此外，传统的多能流分解方法需要根据耦合元件的控制方式决定电、气能流的求解顺序，在具有复杂耦合关系的电气互联网络中的应用难度较高，限制了拓展性。

发明内容

基于以上分析，以及针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提出一种域收缩型电气综合能源系统仿射能流计算方法，或者说基于域收缩思想的电气综合能源系统仿射型区间能流计算方法。该方法建立考虑分布式电源出力波动和负荷变化等不确定性的电、气网络和耦合元件的仿射模型；围绕确定性能流下的网络基本运行点，首先基于网络灵敏度分析对状态量进行完备的预测，并引入压缩系数优化模型对预测状态量的域进行压缩，降低状态量解的保守性。此外，提出电气仿射能流分列迭代方法，通过耦合机组处的功率匹配实现计算中的能流交互，无需梳理复杂耦合系统中网络的计算顺序，实现高效、简单的电-气多能流求解。

其主要设计点包括：

(1)基于仿射算术，建立考虑分布式电源出力、负荷不确定性的电力网络、天然气网络的仿射能流模型。

(2)基于稳态能流计算下的初始运行点，通过网络变量间的灵敏度关系，初步预测多元不确定因素对网络状态量的影响。

(3)通过仿射运算由预测状态量得到不确定因素的计算结果，并将其完备性作为约束条件，优化求解最小压缩系数，对预测状态量的域进行压缩。

(4)针对双向耦合下复杂能流交互的电-气综合能源系统，考虑其分布自治特征，采用分列迭代方法计算电-气不确定性仿射能流。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种域收缩型电气综合能源系统仿射能流计算方法，其特征在于：