一种电转气的综合能源系统多点线性概率能量流方法技术方案

本发明专利技术公布了一种电转气的综合能源系统多点线性概率能量流方法，先提出一种含风电、热电联供以及电转气的能源集线器模型；接着定量分析电网与气网线性化能量流方程的精度，由此得到气网线性化能量流精度明显低于电网的结论；基于此，本发明专利技术提出基于多点线性化的能量流计算方法。同时，计及了电‑气‑热负荷与风速的相关性，基于不确定能量流注入的概率密度分布函数，采用蒙特卡罗模拟法生成随机样本；对于每个随机样本，采用多点线性法计算能量流。算例测试结果表明，本发明专利技术所提方法计算效率高，同时线性化误差在可接受范围内。

【技术实现步骤摘要】

专利技术涉及一种电转气的综合能源系统多点线性概率能量流方法，属于综合能源系统不确定性分析与安全评估

技术介绍
近年来，燃气轮机组装机容量与发电占比逐年增加，电力系统与天然气系统的耦合将逐步加强。同时，燃气轮机快速的响应特性可用于平抑大规模可再生能源的波动，因此从促进可再生能源并网的角度而言，应优先考虑安装燃气机组。当以燃气轮机平抑可再生能源出力波动时，燃气轮机等效的气负荷(燃气轮机在天然气系统中相当于负荷)随之相应波动，即可再生能源出力波动此时通过燃气轮机耦合传播至气网，但不同于电网，气网有良好的灵活性应对这一波动，主要体现在两个方面：1)电能难以经济高效存储，而天然气能够大规模存储于储气罐中；2)天然气管道linepack的存储功能，linepack的储量与节点压力正相关，可在低谷时段存储一定量的天然气供高峰时段使用(例如，假定高峰、低谷时段负荷分别为100MMCFD和50MMCFD，气源供应量为75MMCFD，则低谷时段25MMCFD天然气可存储于管道中供高峰时段使用)。另一方面，电转气技术的发展与成熟为电能的大规模存储开辟了新的道路，相比于蓄电池、压缩空气储能、飞轮储能等储能技术，电转气最大的优势在于能量的大规模存储(容量达GW级)。电转气首先以电解水分解出H2，可将H2注入天然气网络，氢气/天然气混合气可有效提高气燃烧速度，提高发电机热效率及降低排放，但混合气中氢气占比限制较大(如英国要求不超过0.1％)，电转气容量受限制；进一步的，可将H2甲烷化，利用H2与CO2的化学反应，生成大量的CH4(天然气主要组成部分)注入至天然气网络中。可见，电转气技术有助于缓解输电阻塞，支撑新能源的并网，例如可将电力系统多余的电能(比如无法消纳的新能源出力)经电转气技术转化为天然气，存储于储气罐中(天然气易于大规模存储)，然后经输气网络，由燃气轮机进一步转化为电能，此时天然气系统充当了电能转化、存储的媒介。由此可知，电－气互联综合能源系统为能源领域的变革带来了新的机遇，但与此同时，电力系统与天然气系统高度耦合运行也面临着一系列挑战，如缺乏统一的规划、运行而带来的潜在运行风险。事实上，电网中的随机扰动可通过耦合传播至气网，进一步影响气网的安全性，反之亦然。因此，如何定量评估不确定能量流注入对整个综合能源系统的影响至关重要。本专利技术在此需求下提出一种电转气的综合能源系统多点线性概率能量流方法。
技术实现思路
：专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足而提供一种电转气的综合能源系统多点线性概率能量流方法。技术方案：本专利技术提供以下技术方案：一种电转气的综合能源系统多点线性概率能量流方法，在计算机中按以下步骤实现：1)基于各随机因素的概率密度分布函数，生成Ns个模特卡罗模拟的随机样本；2)计算各样本的等效气负荷；3)根据等效气负荷的概率密度分布函数，确定多个线性化点和线性化区间；4)对于各个线性化点，执行综合能源系统能量流计算，保留状态量及雅克比计算结果；5)设置循环次数s＝1；6)计算当前样本的等效气负荷，据此判定所属线性化区间；7)根据选定线性化区间，在所属区间内的线性化点附近泰勒展开，保留一阶项，得当前运行状态并保存；8)s＝s+1；9)判断s是否大于Ns，是则转步骤10，否则转步骤6；10)输出运行状态概率计算结果，结束。作为优化，所述步骤3)中：气网的线性化潮流方程模型，Πmn为管道mn的流量，Πmn＝Πm-Πn为节点m与n之间压力的平方差(假定Πm＞Πn)，为线性化点，为当前运行点，为点B的线性预测点；根据原始的非线性天然气潮流方程，可通过如下方程计算得到：在点A附近线性化，可得对比式(A-1)与(A-2)，可知节点n压力值的线性化误差为：式中：与为节点m与n在当前运行点B的压力值，为节点n压力的线性预测值，为节点n压力线性预测的相对误差；电网电压降落与线路潮流的关系可表述为：式中：Pij与Qij分别为线路有功与无功功率；rij与xij分别为线路电阻与电抗；Vi为节点i电压幅值；为线路ij电压降落矢量值；引入多点线性化法含多个线性化点和线性化区间，2N+1个线性化点定义为：式中：基于式(A-7)生成的2N+1线性化点，2N+1个线性化区间{R1,R2,R3,…,R2N,R2N+1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电转气的综合能源系统多点线性概率能量流方法，其特征在于：在计算机中按以下步骤实现：1)基于各随机因素的概率密度分布函数，生成Ns个模特卡罗模拟的随机样本；2)计算各样本的等效气负荷；3)根据等效气负荷的概率密度分布函数，确定多个线性化点和线性化区间；4)对于各个线性化点，执行综合能源系统能量流计算，保留状态量及雅克比计算结果；5)设置循环次数s＝1；6)计算当前样本的等效气负荷，据此判定所属线性化区间；7)根据选定线性化区间，在所属区间内的线性化点附近泰勒展开，保留一阶项，得当前运行状态并保存；8)s＝s+1；9)判断s是否大于Ns，是则转步骤10，否则转步骤6；10)输出运行状态概率计算结果，结束。

【技术特征摘要】
1.一种电转气的综合能源系统多点线性概率能量流方法，其特征在于：在计算机中按以下步骤实现：1)基于各随机因素的概率密度分布函数，生成Ns个模特卡罗模拟的随机样本；2)计算各样本的等效气负荷；3)根据等效气负荷的概率密度分布函数，确定多个线性化点和线性化区间；4)对于各个线性化点，执行综合能源系统能量流计算，保留状态量及雅克比计算结果；5)设置循环次数s＝1；6)计算当前样本的等效气负荷，据此判定所属线性化区间；7)根据选定线性化区间，在所属区间内的线性化点附近泰勒展开，保留一阶项，得当前运行状态并保存；8)s＝s+1；9)判断s是否大于Ns，是则转步骤10，否则转步骤6；10)输出运行状态概率计算结果，结束。2.根据权利要求1所述的电转气的综合能源系统多点线性概率能量流方法，其特征在于，所述步骤3)中：气网的线性化潮流方程模型，Πmn为管道mn的流量，Πmn＝Πm-Πn为节点m与n之间压力的平方差(假定Πm＞Πn)，为线性化点，为当前运行点，为点B的线性预测点；根据原始的非线性天然气潮流方程，可通过如下方程计算得到： Π m n ‾ = ( f m n ‾ k m n ) 2 = ( f m n 0 + Δf m n k m n ) 2 = ( f m n 0 k m n ) 2 + ( Δf m n k m n ) 2 + 2 f m n 0 Δf m n k m n 2 - - - ( A - 1 ) ]]>在点A附近线性化，可得 Π m n L ‾ = Π m n 0 + Δf m n / ∂ f m n ∂ Π m n | 0 ∂ f m n ∂ Π m n | 0 = k m n 2 Π m n = k m n 2 2 f m n ⇒ Π m n L ‾ = ( f m n 0 k m n ) 2 + 2 f m n 0 Δf m n k m n 2 - - - ( A - 2 ) ]]>对比式(A-1)与(A-2)，可知节点n压力值的线性化误差为： ( ...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫志农，陈胜，孙国强，孙永辉，臧海祥，陈霜，张思德，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32