一種電?熱耦合多能流系統(tǒng)靜態(tài)安全分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利電?熱耦合多能流系統(tǒng)的聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，屬于含多種能源形式的運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域。本方法突破電力系統(tǒng)安全分析只考慮電網(wǎng)本身的局限，考慮了供電、供熱系統(tǒng)的相互影響，實(shí)現(xiàn)了電?熱耦合多能流系統(tǒng)的聯(lián)合靜態(tài)安全分析，從而能夠同時(shí)分析供電、供熱系統(tǒng)中各種可能的預(yù)想事故對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)的影響，相比現(xiàn)有分別對(duì)供電、供熱系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立安全分析的方法，提高了安全分析的精確性，減少了誤判和漏判。該方法可以應(yīng)用于電?熱耦合多能流系統(tǒng)的在線運(yùn)行中，在電?熱耦合多能流能量管理中工作，當(dāng)系統(tǒng)存在安全問題或潛在風(fēng)險(xiǎn)時(shí)給出安全警告，有助于提高電?熱耦合多能流系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。
【專利說明】
一種電-熱耦合多能流系統(tǒng)靜態(tài)安全分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電-熱耦合多能流系統(tǒng)聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，屬于含多種能源形式 的電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源綜合利用是提高綜合能源利用效率、促進(jìn)可再生能源消納的重要途徑，通過 打破原來電、熱、冷、氣、交通等能流子系統(tǒng)相對(duì)割裂的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)多類型能源開放互聯(lián)，構(gòu) 建多能流系統(tǒng)。多能流是指多種類型的能量流，表示電、熱、冷、氣、交通等能量流的相互耦 合、轉(zhuǎn)換和傳輸。多能流系統(tǒng)相比傳統(tǒng)相互割裂的能源系統(tǒng)，其帶來的效益包括：1)通過多 類型能源的梯級(jí)開發(fā)利用和智能管理，可以降低能源消耗和浪費(fèi)，提高綜合能源利用效率， 并有助于減少總的用能成本;2)利用不同能源的特性差異和互補(bǔ)、轉(zhuǎn)換，有助于提高消納間 歇式可再生能源的能力；3)通過多能源的轉(zhuǎn)供、互補(bǔ)和協(xié)調(diào)控制，有助于提高供能的可靠 性，并為電網(wǎng)的運(yùn)行提供更多可調(diào)控資源;4)通過多能流系統(tǒng)的協(xié)同規(guī)劃和建設(shè)，可以減少 基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)建設(shè)和浪費(fèi)，提高資產(chǎn)利用率。
[0003] 多能流系統(tǒng)一方面具有可觀的效益，另一方面也使原本復(fù)雜的能源系統(tǒng)更加復(fù) 雜。多能流系統(tǒng)由多個(gè)能流子系統(tǒng)組成，這些能流子系統(tǒng)之間相互作用和影響，使得多能流 系統(tǒng)復(fù)雜度顯著增加，體現(xiàn)出許多新的特性，傳統(tǒng)各個(gè)能流單獨(dú)分析的方法已經(jīng)難以適應(yīng) 新的要求，亟需發(fā)展出新的多能流分析方法。在我國，越來越多的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、熱栗、電鍋 爐等耦合元件客觀上增強(qiáng)了電-熱之間的互聯(lián)，促進(jìn)了電-熱耦合多能流系統(tǒng)的發(fā)展，也對(duì) 電-熱耦合多能流系統(tǒng)的運(yùn)行控制和能量管理提出了新的要求。
[0004] 安全是多能流系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，隨著系統(tǒng)的復(fù)雜化，多能流的安全問題也更 加突出。多能流系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)受到各種擾動(dòng)的影響，包括元件故障、發(fā)電（如風(fēng)電)變 化、負(fù)荷變化等。為了保障多能流系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在絕大部分?jǐn)_動(dòng)下仍然可以持續(xù)傳輸能 量，需要對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全分析。安全分析是能量管理的核心功能之一，可以在線 發(fā)現(xiàn)多能流系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行中的薄弱環(huán)節(jié)，有助于提高多能流系統(tǒng)運(yùn)行的安全水平?，F(xiàn)有的 安全分析技術(shù)主要集中在電力系統(tǒng)中，尚未擴(kuò)展到多能流系統(tǒng)中，目前尚無電-熱耦合多能 流系統(tǒng)靜態(tài)安全分析的方法。因此，需要研究電-熱耦合多能流系統(tǒng)靜態(tài)安全分析方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是為適應(yīng)上述新要求，提出一種電-熱耦合多能流系統(tǒng)靜態(tài)安全分 析方法，考慮供電、供熱系統(tǒng)的相互影響和各種可能的預(yù)想事故，建立電-熱耦合多能流系 統(tǒng)靜態(tài)安全分析的框架和方法，實(shí)現(xiàn)電-熱耦合多能流系統(tǒng)的聯(lián)合靜態(tài)安全分析。
[0006] 本發(fā)明提出的電-熱耦合多能流系統(tǒng)聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，包括以下步驟：
[0007] (1)從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得當(dāng)前電-熱耦合多能流系統(tǒng) 的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果Ψ%，包括：電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電網(wǎng)支路的有 功功率，電-熱耦合多能流系統(tǒng)中熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度和熱網(wǎng)支路流量；
[0008] (2)從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電 網(wǎng)、熱網(wǎng)的安全運(yùn)行約束Ψ%，包括：電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值允許最大 值、電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值允許最小值、電網(wǎng)支路有功功率允許最大值和電網(wǎng)支路有功功率允 許最小值，電-熱耦合多能流系統(tǒng)中熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力允許最大值、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力允許最小值、 熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度允許最大值、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度允許最小值、熱網(wǎng)支路流量允許最大值和熱網(wǎng)支 路流量允許最小值；
[0009] (3)根據(jù)上述步驟（1)的當(dāng)前狀態(tài)估計(jì)結(jié)果Ψ%，對(duì)上述步驟（2)的安全運(yùn)行約束 Ψ5。進(jìn)行判斷：
[0010] (3-1)若所有當(dāng)前狀態(tài)估計(jì)結(jié)果Ψ%均滿足安全運(yùn)行約束ψ3。，轉(zhuǎn)步驟(4);
[0011] (3-2)若當(dāng)前狀態(tài)估計(jì)結(jié)果Ψ%中存在不滿足安全運(yùn)行約束Ws。的狀態(tài)，則判定該 電-熱耦合多能流系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)，給出安全警告，并給出不滿足安全運(yùn)行的具體信息， 安全分析方法結(jié)束；
[0012] (4)從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取預(yù)想事故集Ω ;
[0013] (5)對(duì)上述預(yù)想事故集Ω進(jìn)行判斷，若預(yù)想事故集Ω為空集，則轉(zhuǎn)步驟(8)，若預(yù)想 事故集Ω為非空集合，則從預(yù)想事故集Ω中取出一個(gè)預(yù)想事故，形成該預(yù)想事故下的電-熱 耦合多能流方程組，包括：
[0014] (5-1)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中的電網(wǎng)潮流方程：
[0015]
[0016]
[0017] 其中：Pi為電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)i的注入有功功率，Qi為電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)i的注入無功功率，、0j 分別為節(jié)點(diǎn)i、節(jié)點(diǎn)j的電壓相角，Ui、Uj分別為節(jié)點(diǎn)i、節(jié)點(diǎn)j的電壓幅值，Gij為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納 矩陣Y第i行、第j列元素的實(shí)部，B lj為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y第i行，第j列元素的虛部，電網(wǎng)節(jié) 點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取；
[0018] (5-2)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中的熱網(wǎng)水力方程：
[0019]
[0020]
[0021]
[0022] 其中：A為熱網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣，B為熱網(wǎng)中基本回路-支路關(guān)聯(lián)矩陣，A和B 從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取，力為熱網(wǎng)支路的質(zhì)量流量，4為熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn) 的注入的質(zhì)量流量，hf為熱網(wǎng)支路的壓降，K為熱網(wǎng)支路的阻抗系數(shù)，K的取值范圍為10-500 帕·秒平方/千克平方，11為絕對(duì)值；
[0023] (5-3)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中的熱網(wǎng)熱力方程：
[0024:
[0025:
[0026: _ _
[0027]其中：Φ為熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的注入熱功率，Cp為熱網(wǎng)介質(zhì)水的比熱容，取值為4182焦耳/ (千克?攝氏度），Ts為熱網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)供水側(cè)的溫度，To為節(jié)點(diǎn)回水側(cè)的溫度，Tstart為熱網(wǎng)支路 起點(diǎn)處的溫度，Tend為熱網(wǎng)支路終點(diǎn)處的溫度，1為熱網(wǎng)支路所在的環(huán)境溫度，L為熱網(wǎng)支路 管道長(zhǎng)度，λ為熱網(wǎng)支路管道單位長(zhǎng)度的傳熱系數(shù)，電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng) 中獲取，為流出節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)水質(zhì)量流量，A?為流入節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)水質(zhì)量流量，Tcmt為流出節(jié) 點(diǎn)的介質(zhì)水溫度，1^為流入節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)水的溫度；
[0028] (5-4)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力特性方程：
[0029]
[0030] 其中：Cchp為背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱電比，該熱電比從背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的產(chǎn) 品銘牌中獲取，Φμρ為背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱功率，Pchp為背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的有功 功率；
[0031] (5-5)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力特性方程：
[0032]
[0033] 其中：Fin為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的燃料輸入速率，％為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的效 率，取值范圍為〇到1，Ζ為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電熱比，該電熱比從抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組 的產(chǎn)品銘牌中獲取，Φ off為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱功率，Pchp為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的有 功功率；
[0034] (5-6)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中熱栗電熱轉(zhuǎn)換方程：
[0035]
[0036] 其中：Ch,p為熱栗的電熱轉(zhuǎn)換效率，?h,p為熱栗的熱功率，Ph,p為熱栗消耗的有功功 率；
[0037] (5-7)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電鍋爐電熱轉(zhuǎn)換方程：
[0038]
[0039] 其中：Ch,b為電鍋爐的電熱轉(zhuǎn)換效率，?h,b為電鍋爐的熱功率，Ph,b為電鍋爐消耗的 有功功率；
[0040] (6)利用牛頓拉夫遜法，求解上述電-熱耦合多能流方程組，得到該預(yù)想事故下的 電-熱耦合多能流系統(tǒng)的多能流計(jì)算結(jié)果Ψ。，包括電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值、電網(wǎng)支路有功功率、 熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度和熱網(wǎng)支路流量，并將該預(yù)想事故從預(yù)想事故集Ω中刪除；
[0041] (7)根據(jù)步驟(6)的多能流計(jì)算結(jié)果Ψ。，對(duì)上述步驟(2)的安全運(yùn)行約束屯8。進(jìn)行 判斷：
[0042] (7-1)若Ψc滿足所有安全運(yùn)行約束Ψsc，則返回步驟(5);
[0043] (7-2)若Ψ。中存在不滿足狀態(tài)安全運(yùn)行約束Ψ%的狀態(tài)，給出違反安全運(yùn)行約束 的警告，則返回步驟(5);
[0044] (8)判斷電-熱耦合多能流系統(tǒng)當(dāng)前的安全運(yùn)行狀態(tài)：
[0045] (8-1)若步驟(7)中沒有給違反安全運(yùn)行約束的警告，則判定該電-熱耦合多能流 系統(tǒng)處于安全正常狀態(tài)；
[0046] (8-2)若步驟(7)中給出違反安全運(yùn)行約束的警告，則判定該電-熱耦合多能流系 統(tǒng)處于安全預(yù)警狀態(tài)。
[0047] 本發(fā)明提出的電-熱耦合多能流系統(tǒng)的聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，其特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是： 本方法突破電力系統(tǒng)安全分析只考慮電網(wǎng)本身的局限，考慮了供電、供熱系統(tǒng)的相互影響， 實(shí)現(xiàn)了電-熱耦合多能流系統(tǒng)的聯(lián)合靜態(tài)安全分析，從而能夠同時(shí)分析供電、供熱系統(tǒng)中各 種可能的預(yù)想事故對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)的影響，相比現(xiàn)有分別對(duì)供電、供熱系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立安全分析 的方法，提高了安全分析的精確性，減少了誤判和漏判。該方法可以應(yīng)用于電-熱耦合多能 流系統(tǒng)的在線運(yùn)行中，在電-熱耦合多能流能量管理中工作，當(dāng)系統(tǒng)存在安全問題或潛在風(fēng) 險(xiǎn)時(shí)給出安全警告，有助于提高電-熱耦合多能流系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 本發(fā)明提出的電-熱耦合多能流系統(tǒng)的聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，包括以下步驟：
[0049] 本發(fā)明提出的電-熱耦合多能流系統(tǒng)聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，包括以下步驟：
[0050] (1)從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得當(dāng)前電-熱耦合多能流系統(tǒng) 的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果Ψ%，包括：電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電網(wǎng)支路的有 功功率，電-熱耦合多能流系統(tǒng)中熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度和熱網(wǎng)支路流量；
[0051] (2)從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電 網(wǎng)、熱網(wǎng)的安全運(yùn)行約束Ψ%，包括：電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值允許最大 值、電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值允許最小值、電網(wǎng)支路有功功率允許最大值和電網(wǎng)支路有功功率允 許最小值，電-熱耦合多能流系統(tǒng)中熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力允許最大值、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力允許最小值、 熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度允許最大值、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度允許最小值、熱網(wǎng)支路流量允許最大值和熱網(wǎng)支 路流量允許最小值；
[0052] (3)根據(jù)上述步驟（1)的當(dāng)前狀態(tài)估計(jì)結(jié)果Ψ%，對(duì)上述步驟（2)的安全運(yùn)行約束 Ψ5。進(jìn)行判斷：
[0053] (3-1)若所有當(dāng)前狀態(tài)估計(jì)結(jié)果ψ se均滿足安全運(yùn)行約束ψ SC，轉(zhuǎn)步驟(4);
[0054] (3-2)若當(dāng)前狀態(tài)估計(jì)結(jié)果Ψ%中存在不滿足安全運(yùn)行約束Ψ%的狀態(tài)，則判定該 電-熱耦合多能流系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)，給出安全警告，并給出不滿足安全運(yùn)行的具體信息， 安全分析方法結(jié)束；
[0055] (4)從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取預(yù)想事故集Ω ;
[0056] (5)對(duì)上述預(yù)想事故集Ω進(jìn)行判斷，若預(yù)想事故集Ω為空集，則轉(zhuǎn)步驟(8)，若預(yù)想 事故集Ω為非空集合，則從預(yù)想事故集Ω中取出一個(gè)預(yù)想事故，形成該預(yù)想事故下的電-熱 耦合多能流方程組，包括：
[0057] (5-1)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中的電網(wǎng)潮流方程：
[0060] 其中：Pi為電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)i的注入有功功率，Qi為電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)i的注入無功功率，Si、θ」 分別為節(jié)點(diǎn)i、節(jié)點(diǎn)j的電壓相角，Ui、Uj分別為節(jié)點(diǎn)i、節(jié)點(diǎn)j的電壓幅值，Gij為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納
[0058]
[0059] 矩陣Y第i行、第j列元素的實(shí)部，Blj為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y第i行，第j列元素的虛部，電網(wǎng)節(jié) 點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲??；
[0061 ] (5-2)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中的熱網(wǎng)水力方程：
[0062]
[0063]
[0064]
[0065] 其中:A為熱網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣，B為熱網(wǎng)中基本回路-支路關(guān)聯(lián)矩陣，A和B 從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取，m為熱網(wǎng)支路的質(zhì)量流量，<為熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn) 的注入的質(zhì)量流量，hf為熱網(wǎng)支路的壓降，K為熱網(wǎng)支路的阻抗系數(shù)，K的取值范圍為10-500 帕·秒平方/千克平方，I I為絕對(duì)值；
[0066] (5-3)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中的熱網(wǎng)熱力方程：
[0067]
[0068]
[0069]
[0070]其中：Φ為熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的注入熱功率，Cp為熱網(wǎng)介質(zhì)水的比熱容，取值為4182焦耳/ (千克?攝氏度），Ts為熱網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)供水側(cè)的溫度，To為節(jié)點(diǎn)回水側(cè)的溫度，Tstart為熱網(wǎng)支路 起點(diǎn)處的溫度，T end為熱網(wǎng)支路終點(diǎn)處的溫度，1為熱網(wǎng)支路所在的環(huán)境溫度，L為熱網(wǎng)支 路管道長(zhǎng)度，λ為熱網(wǎng)支路管道單位長(zhǎng)度的傳熱系數(shù)，電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系 統(tǒng)中獲取，也《為流出節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)水質(zhì)量流量，也為流入節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)水質(zhì)量流量，T ciut為流出 節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)水溫度，Tin為流入節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)水的溫度；
[0071] (5-4)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力特性方程：
[0072]
[0073] 其中：CCHP為背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱電比，該熱電比從背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的產(chǎn) 品銘牌中獲取，Φ CHP為背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱功率，Pchp為背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的有功功 率；
[0074] (5-5)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力特性方程：
[0075]
[0076]其中：Fin為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的燃料輸入速率，％為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的效 率，取值范圍為〇到l，z為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電熱比，該電熱比從抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組 的產(chǎn)品銘牌中獲取，φ Off為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱功率，Pchp為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的有 功功率；
[0077] (5-6)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中熱栗電熱轉(zhuǎn)換方程：
[0078]
[0079] 其中：Ch,p為熱栗的電熱轉(zhuǎn)換效率，?h,p為熱栗的熱功率，Ph,p為熱栗消耗的有功功 率；
[0080] (5-7)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電鍋爐電熱轉(zhuǎn)換方程：
[0081]
[0082]其中：Ch,b為電鍋爐的電熱轉(zhuǎn)換效率，?h,b為電鍋爐的熱功率，Ph,b為電鍋爐消耗的 有功功率；
[0083] (6)利用牛頓拉夫遜法，求解上述電-熱耦合多能流方程組，得到該預(yù)想事故下的 電-熱耦合多能流系統(tǒng)的多能流計(jì)算結(jié)果Ψ。，包括電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值、電網(wǎng)支路有功功 率、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度和熱網(wǎng)支路流量，并將該預(yù)想事故從預(yù)想事故集Ω中刪 除；
[0084] (7)根據(jù)步驟(6)的多能流計(jì)算結(jié)果Ψ。，對(duì)上述步驟(2)的安全運(yùn)行約束屯8。進(jìn)行 判斷：
[0085] (7-1)若Ψ。滿足所有安全運(yùn)行約束Ψs。，則返回步驟(5);
[0086] (7-2)若Ψ。中存在不滿足狀態(tài)安全運(yùn)行約束Ψ%的狀態(tài)，給出違反安全運(yùn)行約束 的警告，則返回步驟(5);
[0087] (8)判斷電-熱耦合多能流系統(tǒng)當(dāng)前的安全運(yùn)行狀態(tài)：
[0088] (8-1)若步驟(7)中沒有給違反安全運(yùn)行約束的警告，則判定該電-熱耦合多能流 系統(tǒng)處于安全正常狀態(tài)；
[0089] (8-2)若步驟(7)中給出違反安全運(yùn)行約束的警告，則判定該電-熱耦合多能流系 統(tǒng)處于安全預(yù)警狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電-熱耦合多能流系統(tǒng)聯(lián)合靜態(tài)安全分析方法，其特征在于該方法包括以下步 驟： (1) 從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得當(dāng)前電-熱耦合多能流系統(tǒng)的狀 態(tài)估計(jì)結(jié)果Ψ %，包括：電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和電網(wǎng)支路的有功功 率，電-熱耦合多能流系統(tǒng)中熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度和熱網(wǎng)支路流量； (2) 從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中，獲得電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)、熱 網(wǎng)的安全運(yùn)行約束Ψ%，包括:電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值允許最大值、電網(wǎng) 節(jié)點(diǎn)電壓幅值允許最小值、電網(wǎng)支路有功功率允許最大值和電網(wǎng)支路有功功率允許最小 值，電-熱耦合多能流系統(tǒng)中熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力允許最大值、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)壓力允許最小值、熱網(wǎng)節(jié) 點(diǎn)溫度允許最大值、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度允許最小值、熱網(wǎng)支路流量允許最大值和熱網(wǎng)支路流量 允許最小值； (3) 根據(jù)上述步驟（1)的當(dāng)前狀態(tài)估計(jì)結(jié)果Ψ%，對(duì)上述步驟(2)的安全運(yùn)行約束Ψ%進(jìn) 行判斷： (3-1)若所有當(dāng)前狀態(tài)估計(jì)結(jié)果Ψ%均滿足安全運(yùn)行約束Ψ8。，轉(zhuǎn)步驟(4); (3-2)若當(dāng)前狀態(tài)估計(jì)結(jié)果Ψ%中存在不滿足安全運(yùn)行約束。的狀態(tài)，則判定該電-熱 耦合多能流系統(tǒng)處于緊急狀態(tài)，給出安全警告，并給出不滿足安全運(yùn)行的具體信息，安全分 析方法結(jié)束； (4) 從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取預(yù)想事故集Ω ; (5) 對(duì)上述預(yù)想事故集Ω進(jìn)行判斷，若預(yù)想事故集Ω為空集，則轉(zhuǎn)步驟(8)，若預(yù)想事故 集Ω為非空集合，則從預(yù)想事故集Ω中取出一個(gè)預(yù)想事故，形成該預(yù)想事故下的電-熱耦合 多能流方程組，包括： (5-1)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中的電網(wǎng)潮流方程： 尸! = Κ Σ % (G". cos消-&)十 Δ'.Α明-A))，(i = U. 3.… 0. RΣ% (A A c〇s閑-$)),(/= 1,2,3,…，《) Μ 其中：pi為電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)i的注入有功功率，Qi為電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)i的注入無功功率，分別 為節(jié)點(diǎn)i、節(jié)點(diǎn)j的電壓相角，Ui、Uj分別為節(jié)點(diǎn)i、節(jié)點(diǎn)j的電壓幅值，Gij為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 Y第i行、第j列元素的實(shí)部，為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y第i行，第j列元素的虛部，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo) 納矩陣Y從電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取； (5-2)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中的熱網(wǎng)水力方程： Afk = Bhf = 0 hy = Km 其中：A為熱網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣，B為熱網(wǎng)中基本回路-支路關(guān)聯(lián)矩陣，A和B從 電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中獲取，^為熱網(wǎng)支路的質(zhì)量流量，乂為熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的 注入的質(zhì)量流量，hf為熱網(wǎng)支路的壓降，Κ為熱網(wǎng)支路的阻抗系數(shù)，Κ的取值范圍為10-500 帕·秒平方/千克平方，11為絕對(duì)值； (5-3)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中的熱網(wǎng)熱力方程： Φ = ?,Λ, [ts-t0) Tmd=[T_,-Ta)e'c，+Ta 其中：Φ為熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的注入熱功率，Cp為熱網(wǎng)介質(zhì)水的比熱容，取值為4182焦耳/(千 克·攝氏度），Ts為熱網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)供水側(cè)的溫度，Το為節(jié)點(diǎn)回水側(cè)的溫度，Tstart為熱網(wǎng)支路起 點(diǎn)處的溫度，T end為熱網(wǎng)支路終點(diǎn)處的溫度，1為熱網(wǎng)支路所在的環(huán)境溫度，L為熱網(wǎng)支路管 道長(zhǎng)度，λ為熱網(wǎng)支路管道單位長(zhǎng)度的傳熱系數(shù)，電-熱耦合多能流系統(tǒng)的能量管理系統(tǒng)中 獲取，也《為流出節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)水質(zhì)量流量，九為流入節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)水質(zhì)量流量，Tcmt為流出節(jié)點(diǎn) 的介質(zhì)水溫度，Τ ιη為流入節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)水的溫度； (5-4)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力特性方程：其中：CCHP為背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱電比，該熱電比從背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的產(chǎn)品銘 牌中獲取，Φ CHP為背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱功率，PCHP為背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的有功功率； (5-5)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組出力特性方程：其中：Fin為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的燃料輸入速率，％為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的效率，取 值范圍為〇到1，Z為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的電熱比，該電熱比從抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的產(chǎn)品 銘牌中獲取，φ CHP為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱功率，PCHP為抽凝式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的有功功 率； (5-6)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中熱栗電熱轉(zhuǎn)換方程：其中：ch,P為熱栗的電熱轉(zhuǎn)換效率，Φh,P為熱栗的熱功率，Ph, P為熱栗消耗的有功功率； (5-7)電-熱耦合多能流系統(tǒng)中電鍋爐電熱轉(zhuǎn)換方程：其中：Ch,b為電鍋爐的電熱轉(zhuǎn)換效率，φh,b為電鍋爐的熱功率，Ph,b為電鍋爐消耗的有功 功率； (6) 利用牛頓拉夫遜法，求解上述電-熱耦合多能流方程組，得到該預(yù)想事故下的電-熱 耦合多能流系統(tǒng)的多能流計(jì)算結(jié)果Ψ。，包括電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值、電網(wǎng)支路有功功率、熱網(wǎng) 節(jié)點(diǎn)壓力、熱網(wǎng)節(jié)點(diǎn)溫度和熱網(wǎng)支路流量，并將該預(yù)想事故從預(yù)想事故集Ω中刪除； (7) 根據(jù)步驟(6)的多能流計(jì)算結(jié)果Ψ。，對(duì)上述步驟(2)的安全運(yùn)行約束$8。進(jìn)行判斷： (7-1)若Ψ。滿足所有安全運(yùn)行約束Ψs。，則返回步驟(5); (7-2)若Ψ。中存在不滿足狀態(tài)安全運(yùn)行約束Ψ%的狀態(tài)，給出違反安全運(yùn)行約束的警 告，則返回步驟(5); (8) 判斷電-熱耦合多能流系統(tǒng)當(dāng)前的安全運(yùn)行狀態(tài)： (8-1)若步驟(7)中沒有給違反安全運(yùn)行約束的警告，則判定該電-熱耦合多能流系統(tǒng) 處于安全正常狀態(tài)； (8-2)若步驟(7)中給出違反安全運(yùn)行約束的警告，則判定該電-熱耦合多能流系統(tǒng)處 于安全預(yù)警狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK106067677SQ201610364747
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日 公開號(hào)201610364747.4, CN 106067677 A, CN 106067677A, CN 201610364747, CN-A-106067677, CN106067677 A, CN106067677A, CN201610364747, CN201610364747.4
【發(fā)明人】孫宏斌, 郭慶來, 王彬, 潘昭光, 陳瑜瑋
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)