The invention discloses a method for solving transient stability region of integrated energy system based on waveform relaxation method, which includes the following steps: firstly, the differential equation describing the dynamic process of integrated energy system is obtained by analyzing the dynamic process and coupling relationship of natural gas, electric power and heating/cooling system in integrated energy system; secondly, the waveform relaxation method is applied to solve the differential equation describing the dynamic process of integrated energy system. The transient stability region of the integrated energy system is derived from the differential equation stability region of the process. The determination of transient stability region of integrated energy system can provide important guidance for optimal operation, fault protection and other aspects of the system, and is an important basis for achieving safe, stable and economic operation of integrated energy system.
【技术实现步骤摘要】
一种基于波形松弛法的综合能源系统暂态稳定域求解方法
本专利技术是一种综合能源系统暂态稳定域求解方法,具体涉及一种基于波形松弛法的综合能源系统暂态稳定域求解方法,属于综合能源系统安全稳定经济运行领域。
技术介绍
综合能源系统是由电力、天然气及供热/冷系统共同组成的区域能源供应系统。为了应对日益严重的化石能源危机以及环境问题,提高能源的综合利用率是大势所趋,综合能源系统凭借着能源耦合紧密、互补互济,可实现能源的梯级利用和协同优化等诸多优点,逐渐成为了新一代能源系统的首要选择之一。暂态稳定域是指系统在受到大扰动后仍能恢复稳定运行的最大运行范围。综合能源系统暂态稳定域的确定能为系统的优化运行、故障保护等工作提供重要指导,是实现系统安全稳定经济运行的重要基础。当前,国内外研究人员鲜有对综合能源系统暂态稳定域进行较为系统的研究。波形松弛法是一种微分方程数值求解法,其可得到微分系统的由闭轨线或由不稳定平衡点以及该不稳定平衡点的稳定或不稳定流形构成的稳定域边界,即可得到微分系统的稳定域。基于上述背景,本专利技术创造性地采用波形松弛法求解综合能源系统暂态稳定域。
技术实现思路
为了求解综合能源系统的暂态稳定域,本专利技术“一种基于波形松弛法的综合能源系统暂态稳定域求解方法”首先分别通过分析天然气系统、电力系统以及供热/冷系统的动态过程以及三者之间的耦合关系得出描述综合能源系统动态过程的微分方程;之后利用波形松弛法求解微分方程的稳定域,即得到综合能源系统的暂态稳定域。本专利技术的主要步骤如下:步骤1:得出描述综合能源系统动态过程的微分方程;步骤2:利用波形松弛法求解综合能源系统的 ...
【技术保护点】
1.一种基于波形松弛法的综合能源系统暂态稳定域求解方法,其特征在于:(1)通过分析综合能源系统中的天然气、电力及供热/冷系统的动态过程及耦合关系,得出描述综合能源系统动态过程的微分方程,具体微分方程为:
【技术特征摘要】
1.一种基于波形松弛法的综合能源系统暂态稳定域求解方法,其特征在于:(1)通过分析综合能源系统中的天然气、电力及供热/冷系统的动态过程及耦合关系,得出描述综合能源系统动态过程的微分方程,具体微分方程为:其中ΔPout=Pout-Pout0为天然气管道出口压强变化量,Pout、Pout0为分别为天然气管道出口压强、出口压强稳态值;B为声音在天然气中的传播速度;A为天然气管道内横截面积;L为天然气管道长度;K=11.70*L/D5,D为天然气管道内径;Mout,Mout0分别为天然气系统出口质量流、出口质量流稳态值;Min0为天然气系统入口质量流稳态值;δ为电力系统功角;PT为发电机机械功率;PEM为电力系统最大电磁功率;ω0为发电机转速稳态值;Kf为电力系统单位调节功率;q为t时刻储热物质流量;C为热容量,C=Ce*q;R为容器热阻;T和Ta分别为t时刻储热物质温度和环境温度;Ce为储热物质的比热容;Td为储热物质期望温度;Tin为进入供热/冷系统的储热物质温度;Pth为加热功率;天然气、电力及供热/冷系统之间的耦合关系具体为:其中Pgas为天然气系统出口质量流对应的功率、H为天然气质量燃烧热值、η1、η2、η3分别为天然气燃烧效率、微型燃气轮机效率、余热利用效率;(2)利用波形松弛法求解描述综合能源系统动态过程微分方程的稳定域,得出综合能源系统的暂态稳定域,具体步骤为:1)令可求得式(1)的平衡点,通过判断式(1)在平衡点处雅可比矩阵的特征值实部正负来确定平衡点的类型,选取平衡点中的1-型平衡点,记为(a,b,c);2)确定式(1)的反方向系统式(3):求取式(3)在点(a,b,c)处的雅可比矩阵为:3)求取式(4)的特征向量分别为:α1=[x1,y1,z1]T和α2=[x2,y2,z2]T,可得点和分别以上诉两点为圆心,半径r=10-4个单位长度得出两个点对应的初始圆,并在初始圆上均匀取N个点(p11,p12…p1N);以这N个点为初始点,分别进行反时间积分,直到轨线长度达到设定值l后停止,将这些轨线对应的终点分别记为p21,p22…p2N;以点p11,p12…p...
【专利技术属性】
技术研发人员:马瑞,贺平平,颜宏文,
申请(专利权)人:长沙理工大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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