考虑多元储能的区域能源互联网可靠性评估方法技术

一种考虑多元储能的区域能源互联网可靠性评估方法，包括：分别建立区域能源互联网中各设备的数学模型，所述的能源互联网中的设备包括热电联产机组，电转气设备以及储电电池；分别建立能源互联网中天然气子系统和热力子系统的数学模型；选取区域能源互联网可靠性评估指标；区域能源互联网故障分析；进行考虑多元储能的区域能源互联网可靠性评估。本发明专利技术可以将可靠性评估的研究对象扩展从园区级综合能源站扩展到区域级能源互联网，综合考虑多元储能资源对可靠性评估的影响，从而合理指导区域能源互联网的规划和运行；此外，考虑不同能源子系统之间的故障连锁反应，能够有效认识和规避各能源子系统故障后相互影响。

【技术实现步骤摘要】
考虑多元储能的区域能源互联网可靠性评估方法
本专利技术涉及一种区域能源互联网可靠性评估方法。特别是涉及一种适用于考虑了传统实体储能和管网虚拟储能等多元储能资源以及多能源子系统之间的故障连锁反应机理下的考虑多元储能的区域能源互联网可靠性评估方法。
技术介绍
区域综合能源系统(RIES)是一个集电力、天然气、热网等不同能源部门为一体的系统，由于其广泛的适用性和建设的灵活性，受到了越来越多的关注。多能源系统之间耦合特性的增强，使得可靠性评估变得更加复杂：一方面，由于多能源的互补特性，一种能源的不足可以通过能量转换设备由另一种能源来满足；另一方面，由于能源供应系统的多能源耦合，某个能源系统的故障可能会影响整个能源系统。因此，考虑多能耦合的可靠性评估方法是一个亟需解决的重要问题。储能设备作为区域综合能源系统的重要组成部分，具有促进可再生能源消纳、降低运营成本的优势。同时，当系统处于孤岛独立运行状态时，储能设备是决定负荷能否连续供电的关键因素。因此，研究多元储能对能源系统可靠性的影响十分必要。此外，综合能源系统的发展使得各能源网络耦合程度逐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑多元储能的区域能源互联网可靠性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)分别建立区域能源互联网中各设备的数学模型，所述的能源互联网中的设备包括热电联产机组，电转气设备以及储电电池；/n2)分别建立能源互联网中天然气子系统和热力子系统的数学模型；/n3)选取区域能源互联网可靠性评估指标；/n4)区域能源互联网故障分析；/n5)进行考虑多元储能的区域能源互联网可靠性评估。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑多元储能的区域能源互联网可靠性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)分别建立区域能源互联网中各设备的数学模型，所述的能源互联网中的设备包括热电联产机组，电转气设备以及储电电池；
2)分别建立能源互联网中天然气子系统和热力子系统的数学模型；
3)选取区域能源互联网可靠性评估指标；
4)区域能源互联网故障分析；
5)进行考虑多元储能的区域能源互联网可靠性评估。


2.根据权利要求1所述的考虑多元储能的区域能源互联网可靠性评估方法，其特征在于，步骤1)中：
(1.1)所述的热电联产机组数学模型是指机组消耗的燃气与产生的电、热功率之间的关系，表示如下：



式中，QMT表示热电联产机组产生的余热；和分别表示燃气轮机效率与热电联产热损失系数，Qh0表示热电联产机组产生的热量；Kh0表示产热系数；表示气体的热回收效率；表示热电联产机组产生的电功率；
(1.2)所述的电转气设备数学模型是指消耗的电能和产生天然气之间的关系，表示如下：
FP2G(Pt)＝ηP2GPt/HHVgas(2)
式中，ηP2G表示电转气设备的效率，FP2G(Pt)表示t时刻电转气设备的天然气产生量，Pt表示t时刻电转气设备消耗的电功率；HHVgas表示天然气的转换系数；
(1.3)所述的储电电池的数学模型是指在不同运行策略下储电电池的充放电功率，表示如下：
运行策略1：当风机的输出功率大于平均输出功率时，多余能量进入储电电池；当风机的输出功率小于平均功率时，储电电池放电至风机的平均输出功率，表示如下：



式中，表示储电电池在t时刻的充放电功率，其中+表示充电状态，－表示放电状态；表示储电电池的充放电效率；表示风机在t时刻的平均出力功率；表示风机在t时刻的输出功率；
运行策略2：当风机和热电联产机组的输出功率大于用电负荷需求时，多余的能量进入储电电池；当风机和热电联产机组的输出功率小于用电负荷需求时，储电电池放电；储电电池和风机的输出功率总和小于等于系统负荷需求的β％，表示如下：



式中，Le(t)表示t时刻的电负荷；β表示储电电池和风机的输出功率总和与系统负荷需求的设定占比；
运行策略3：当风机和热电联产机组的输出功率大于用电负荷需求时，多余的能量进入储电电池；当风机和热电联产机组的输出功率小于用电负荷需求时，储电电池放电以满足用电负荷需求，表示如下：





3.根据权利要求1所述的考虑多元储能的区域能源互联网可靠性评估方法，其特征在于，步骤2)中：
(2.1)所述的天然气子系统数学模型是指天然气管道传输的数学模型以及天然气管网的管存量数学模型，具体表达式如下：






式中：为天然气管道uv在t时刻的平均质量流量，其中u和v分别表示天然气管道的入口节点和出口节点；和分别表示管道uv在t时刻的进气率和出气率，Duv为管道uv的直径；Δxuv为管道uv的长度；Fuv为管道uv的摩擦因数；R为管道uv的比气体常数；T0为温度；Z为压缩机的压缩因子；ρ0为标准条件下的气体密度；put为节点u处在t时刻的气压；pvt为节点v处在t时刻的气压；
由于天然气管网中燃气与负荷的平衡存在延迟现象，采用了管存量来满足供需平衡，管存量是管道在标准温度和压力下所含的气体量，开始时刻t0和任意时刻t的管存量的表达式为：



Lj(t+1)＝Lj(t)+FP2G(Pt)Δt-Dt(9)
式中，Lj(t0)、Lj(t)和Lj(t+1)分别表示t0、t和t+1的管存量；V表示管道的体积；Пm和Пk分别表示初始节点和最终节点的管道压力；Dt表示t时刻的天然气负荷；pNTP表示标准状态下的天然气气压。
(2.2)所述的热力子系统数学模型包括热力管网平衡方程和热力管网的支路特性方程以及热力管网管存量数学模型，表达式如下：
热力管网平衡方程：



式中，As表示热力管网的节点-支路关联矩阵；M表示热力管道内水的质量流量；Mout表示热力管网各节点流出的水的质量流量；Bh表示热力管网的回路-支路关联矩阵；hf表示压头损失向量；K表示热力管道的阻力系数矩阵；
热力管网的支路特性方程为：
φ＝Cwf(Ts-To)(11)



(∑fout)Tout＝∑finTin(13)
式中，φ为热力管网支路的热功率；TS为热水注入负荷节点之前的温度；To为热水流出负荷节点时的温度；Cw为水的比热容；f为热力管道内的流量；Tend为热力管道末端温度，Tstart为热力管道始端温度；Tg为环境温度；γ为热力管道的热传导系数；L为热力管道的长度；Tout为流出热力管道的水的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡平，齐晓光，刘洪，王涛，赵辉，赵越，邵华，安佳坤，李吉峰，韩璟琳，王颖，张倩茅，习朋，邢志坤，吴斌，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司，国网河北省电力有限公司经济技术研究院，天津大学，
类型：发明
国别省市：河北;13