基于N-1故障的电-气耦合综合能源系统的稳定性分析方法技术方案

技术编号:22723417 阅读:29 留言:0更新日期:2019-12-04 05:56
本发明专利技术属于大规模新能源并网情况下,综合能源系统稳定性及不同系统之间能量交互领域,具体为基于N‑1故障的电‑气耦合综合能源系统的稳定性分析方法,解决了背景技术中的问题,具体步骤为随机产生一个故障矩阵,判断故障类型;根据故障类型,求解稳定性分析指标,寻找电‑气耦合综合能源系统薄弱节点;判断每个元件的故障运行状态是否均已考虑,若是则对电‑气耦合综合能源系统进行稳定性分析,否则重复前序步骤。本发明专利技术解决了背景技术中的问题,体现出不同系统之间的能量交互的情况,能全面地分析电‑气耦合综合能源系统的稳定性,研究了新能源机组出力变化对天然气系统部分稳定性的影响,并能够求解出电力系统和天然气系统的能量互补极限点。

Stability analysis method of electric gas coupling comprehensive energy system based on N-1 fault

The invention belongs to the field of stability of comprehensive energy system and energy interaction between different systems under large-scale new energy grid connection, in particular to the stability analysis method of electric air coupling comprehensive energy system based on N \u2011 1 fault, which solves the problems in the background technology, in particular, randomly generating a fault matrix to determine the fault type, and solving the stability according to the fault type Analyze the indicators to find out the weak nodes of the electric gas coupling comprehensive energy system; judge whether the fault operation state of each component has been considered; if so, analyze the stability of the electric gas coupling comprehensive energy system, otherwise repeat the previous steps. The invention solves the problems in the background technology, reflects the energy interaction between different systems, comprehensively analyzes the stability of the electric gas coupling comprehensive energy system, studies the influence of the output change of the new energy unit on the partial stability of the natural gas system, and solves the energy complementary limit point of the electric power system and the natural gas system.

【技术实现步骤摘要】
基于N-1故障的电-气耦合综合能源系统的稳定性分析方法
本专利技术属于大规模新能源并网情况下,综合能源系统稳定性及不同系统之间能量交互领域,具体为基于N-1故障的电-气耦合综合能源系统的稳定性分析方法。
技术介绍
新能源机组是电力系统(ElectricalPowerSystem,EPS)中的一种供能机组,新能源机组和EPS中原有的普通发电机重要区别是新能源机组出力具有不确定性,如果EPS中的新能源机组出力小,那么它可能会引起EPS的功率缺额;如果EPS中的新能源机组出力大,那么它可能会引起EPS的功率超额,为了解决这种问题,就提出电-气耦合综合能源系统(Electro-GasCoupledIntegratedEnergySystem,EGCIES)。EGCIES能在EPS功率缺额的情况下,使天然气系统(NaturalGasSystem,NGS)给EPS供能;当EPS功率超额的话就可以把新能源机组产生的能量存储在NGS中。随着EPS和NGS转换设备的增加,能源耦合程度不断加深,负荷需求更加多样化,非常有必要研究EPS与NGS之间的相互影响。NGS运行波动可通过耦合元件传递至EPS,燃气轮机组出力发生变化,EPS稳定性受到挑战。分析不同能源特性及能量转换过程,已经成为EGCIES稳定性评估的重要研究内容之一。随着新能源的渗透率不断提高,EGCIES不确定因素增多,快速定位EGCIES的薄弱环节成为了当前亟待解决的问题。现有综合能源系统静态稳定性分析方法主要采用节点电压与节点气压进行研究,但是综合能源系统的最大特点是不同系统之间的能源交互,节点电压与节点气压并不能够直观体现不同系统之间的能量交互;且在系统故障情况下,电力系统某节点电压处于0.95-1.05的正常运行状态,现有综合能源系统静态稳定性分析方法就无法判断该节点电压是本来就处于正常运行状态,还是在切除部分负荷之后处于正常运行状态。现有的部分文献以系统中电、热负荷削减量最小为优化目标,利用蒙特卡洛模拟法对含电热气的EGCIES进行稳定性评估,但并没有考虑到EPS切负荷后,NGS为电负荷供能的情况,故蒙特卡洛模拟法对含电热气的EGCIES的稳定性评估不全面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决
技术介绍
中现有综合能源系统静态稳定性分析方法主要采用节点电压与节点气压进行研究,但是节点电压与节点气压并不能够直观体现不同系统之间的能量交互的问题以及利用蒙特卡洛模拟法对含电热气的EGCIES进行稳定性评估不全面的问题,提供了一种基于N-1故障的电-气耦合综合能源系统的稳定性分析方法。本专利技术解决其技术问题的技术方案是:基于N-1故障的电-气耦合综合能源系统的稳定性分析方法,具体包括以下步骤:I、通过拉丁超立方抽样产生一个随机电源节点或气源节点故障矩阵K,通过连续潮流方法求解每个能源耦合元件的功率,并通过故障元件判断故障类型是气源节点故障还是电源节点故障;II、若通过步骤I判断为电源节点故障,则根据三级切负荷策略求解当前电源节点故障情况中电-气耦合综合能源系统的电负荷切除量,在电负荷切除量基础上考虑电-气耦合,求得当前电源节点故障情况下电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的电负荷最小切除量ΔS,计算所述发生故障的电源节点的电力系统稳定运行指标PSR、气转电负荷供能率GEI、电能不足率GPSR;所述电力系统稳定运行指标PSR=ΔUΔS,其中ΔU为各个电源节点的电压偏差;所述气转电负荷供能率其中ΔS'为故障矩阵K中各个电源节点处的能源耦合元件的功率总和,S为电力系统总电负荷量;所述电能不足率若通过步骤I判断为气源节点故障,则根据二级切负荷策略求解当前气源节点故障情况中气负荷切除量,在气负荷切除量基础上考虑电-气耦合,求得当前气源节点故障情况中电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的负荷最小切除量ΔD,计算所述发生故障的气源节点的天然气系统稳定性运行指标GSR、电转气负荷供能率PGI、天然气不足率GGSR;所述天然气系统稳定性运行指标GSR=ΔPΔD,其中ΔP为各个气源节点的气压偏差;所述电转气负荷供能率其中ΔD'为故障矩阵K中各个气源节点处的能源耦合元件的功率总和,D为天然气系统总气负荷量;所述天然气不足率III、根据步骤II所算得电力系统稳定运行指标PSR、气转电负荷供能率GEI、电能不足率GPSR、天然气系统稳定性运行指标GSR、电转气负荷供能率PGI、天然气不足率GGSR,寻求电-气耦合综合能源系统的薄弱节点;IV、判断故障矩阵K中所有元件的故障运行状态是否均已考虑,若否,则重复步骤I、II、III;若已完全考虑,则对电-气耦合综合能源系统进行稳定性分析。所述电力系统稳定运行指标PSR=ΔUΔS中,ΔU为发生故障的电源节点的电压偏差,ΔU越小越好,ΔS为当前电源节点故障情况下电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的电负荷最小切除量,ΔS越小越好,那么所述电力系统稳定运行指标PSR越小越好,PSR越小说明当前电源节点故障情况下,所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越好,即电源点故障对该节点的稳定性影响较小;PSR越大说明当前电源节点故障情况下,所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越差,即电源点故障对该节点的稳定性影响较大。所述气转电负荷供能率中,ΔS'为故障矩阵K中各个电源节点元件的能源耦合元件功率总和,S为电力系统总电负荷量;所述气转电负荷供能率GEI越低,说明在当前电源节点发生故障时所述电-气耦合综合能源系统的耦合能力越小,说明当前电源节点故障对所述电-气耦合综合能源系统的稳定性影响较小;所述气转电负荷供能率GEI越高,说明在当前电源节点发生故障时所述电-气耦合综合能源系统的耦合能力越强,说明当前电源节点故障对所述电-气耦合综合能源系统的稳定性影响越大。通过所述气转电负荷供能率GEI能求出当前电源节点发生故障时,所述电-气耦合综合能源系统的耦合极限,当电-气耦合综合能源系统的每个电源节点的故障运行状态均已考虑,就能计算出所述电-气耦合综合能源系统的最小耦合极限,从而计算出新能源机组的最小装机容量。所述天然气系统稳定性运行指标GSR=ΔPΔD中,ΔP为发生故障的气源节点的气压偏差,ΔP越小越好,ΔD为当前气源节点故障情况中电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的气负荷最小切除量,ΔD越小越好,故所述天然气系统稳定性运行指标GSR越小越好,GSR越小说明当前气源节点故障情况下,所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越好,说明当前发生故障的气源节点对所述电-气耦合综合能源系统的稳定性影响较小;GSR越大说明当前气源节点故障情况下,所述电-气耦合综合能源系统的稳定性越差,说明当前发生故障的气源节点对所述电-气耦合综合能源系统的稳定性影响较大。所述电转气负荷供能率中,ΔD'为故障矩阵K中各个气源节点元件的能源耦合元件功率总和,D为天然气系统总气负荷量,所述电转气负荷供能率PGI越低,说明在当前气源节点发生故障时所述电-气耦合综合能源系统的耦合能力越小,说明当前气源节点故障对所述电-气耦合综合能源系统的稳定性本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.基于N-1故障的电-气耦合综合能源系统的稳定性分析方法,其特征在于,具体包括以下步骤:/nI、通过拉丁超立方抽样产生一个随机电源节点或气源节点故障矩阵K,通过连续潮流方法求解每个能源耦合元件的功率,并通过故障元件来判断故障类型是气源节点故障还是电源节点故障;/nII、若通过步骤I判断为电源节点故障,则根据三级切负荷策略求解电负荷切除量,在电负荷切除量基础上考虑电-气耦合,求得电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的电负荷最小切除量ΔS,计算所述发生故障的电源节点的电力系统稳定运行指标PSR、气转电负荷供能率GEI、电能不足率GPSR;所述电力系统稳定运行指标PSR=ΔUΔS,其中ΔU为各个电源节点的电压偏差;所述气转电负荷供能率

【技术特征摘要】
1.基于N-1故障的电-气耦合综合能源系统的稳定性分析方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
I、通过拉丁超立方抽样产生一个随机电源节点或气源节点故障矩阵K,通过连续潮流方法求解每个能源耦合元件的功率,并通过故障元件来判断故障类型是气源节点故障还是电源节点故障;
II、若通过步骤I判断为电源节点故障,则根据三级切负荷策略求解电负荷切除量,在电负荷切除量基础上考虑电-气耦合,求得电-气耦合综合能源系统整体供能不足情况下的电负荷最小切除量ΔS,计算所述发生故障的电源节点的电力系统稳定运行指标PSR、气转电负荷供能率GEI、电能不足率GPSR;所述电力系统稳定运行指标PSR=ΔUΔS,其中ΔU为各个电源节点的电压偏差;所述气转电负荷供能率其中ΔS'为故障矩阵K中各个电源节点处的能源耦合元件的功率总和,S为电力系统总电负荷量;所述电能不足率若通过步骤I判断为气源节点故障,则根据二级切负荷策...

【专利技术属性】
技术研发人员:秦文萍高蒙楠逯瑞鹏于浩
申请(专利权)人:太原理工大学
类型:发明
国别省市:山西;14

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