[发明专利]双向耦合网络结构的电气热综合能源系统潮流计算方法

说明书

本发明涉及一种双向耦合网络结构的电气热综合能源系统潮流计算方法，该方法包括如下步骤：(1)构建电‑气‑热双向耦合网络的网络拓扑结构模型；(2)获取电‑气‑热双向耦合网络中的网络结构参数和耦合设备参数；(3)确定电‑气‑热双向耦合网络中各网络节点的负荷数据；(4)建立电‑气‑热双向耦合网络的稳态潮流模型；(5)基于稳态潮流模型利用牛顿‑拉夫逊迭代法进行电‑气‑热潮流求解。与现有技术相比，本发明提供了一种快速、准确计算双向耦合网络结构的电气热综合能源系统潮流的计算方法，求解速度快、收敛性好。

技术领域

本发明涉及综合能源系统及多能流潮流计算领域，尤其是涉及一种双向耦合网络结构的电气热综合能源系统潮流计算方法。

背景技术

随着天然气发电、热电联产(CHP)、冷热电三联产(CCHP)等技术的快速发展，电、气、热、冷等多种能源之间的耦合不断加深，能源互联网及综合能源系统等概念的提出为未来能源的利用开辟新思路。在区域综合能源系统中以CHP机组、CCHP产机组、电锅炉、燃气锅炉为耦合单元，同时接入光伏、风电等分布式发电单元，不仅实现了电、气、热多种异质能的紧密耦合，大大提高了能源利用效率，而且消纳了分布式电源，有效的解决了“弃光”、“弃风”问题。因此，区域综合能源系统引起我国政府的高度关注，随即建设了一批综合能源微网示范性工程，为综合能源系统的规模化推广应用提供理论基础。能源互联网和综合能源系统作为新兴的研究领域引起了国内外众多学者广泛关注。综合能源系统内多能源耦合趋势逐渐加深，多能流潮流研究可以确定电-气-热综合能源系统运行状态，是综合能源系统规划、运行、控制的基础，因此多能源耦合系统的多能流潮流研究具有重要意义。

多能流系统子网络主要包括电力网络、天然气网络、热力网络，通过耦合单元形成电热耦合系统、电气耦合系统和电-气-热耦合系统。在多能流潮流研究中，由于天然气发电技术的发展，电气潮流模型被首先提出。有研究学者类比电力系统潮流模型建立了天然气网络潮流模型，提出了电气混合潮流的顺序求解法；随后针对树状管网建立了热网递推模型，提出了热网潮流前推回代算法，对环状热网建立环网潮流模型，提出了统一法和分解法求解电热联合潮流；针对电-气-热多能流潮流有研究学者提出了能源枢纽模型，通过能源枢纽模型来表示多能流的耦合转化。本发明针对一种双向耦合电-气-热网络结构，建立了双向耦合电-气-热网潮流模型，提出了双向耦合电-气-热网络结构的潮流计算方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双向耦合网络结构的电气热综合能源系统潮流计算方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种双向耦合网络结构的电气热综合能源系统潮流计算方法，该方法包括如下步骤：

(1)构建电-气-热双向耦合网络的网络拓扑结构模型；

(2)获取电-气-热双向耦合网络中的网络结构参数和耦合设备参数；

(3)确定电-气-热双向耦合网络中各网络节点的负荷数据；

(4)建立电-气-热双向耦合网络的稳态潮流模型；

(5)基于稳态潮流模型利用牛顿-拉夫逊迭代法进行电-气-热潮流求解。

优选地，步骤(2)中获取的网络结构参数包括电力网络中各支路的导线长度、导线阻值，热力网络中各支路的管径大小、管道粗糙度、管道长度，热力网络中各支路的管径大小、管道粗糙度、管道长度。

优选地，步骤(2)中获取的耦合设备参数包括热电联产设备参数、电锅炉设备参数。

优选地，步骤(4)中建立的稳态潮流模型包括电力网络模型、天然气网络模型、热力网络模型和耦合设备模型。

优选地，所述的电力网络模型包括：

极坐标形式下的电压方程：