一种区域能源互联网供能可靠性评估方法技术

一种区域能源互联网供能可靠性评估方法，该方法考虑了电‑气耦合与站间协同，包括：采集数据；建立考虑用户需求响应的供能可靠性评估指标；开始蒙特卡洛模拟循环，使得各能源站按照正常运行策略运行，得到正常运行时的各机组的功率曲线；蒙特卡洛模拟实现供能系统故障，各能源站按照故障时最优负荷削减策略运行；供能系统故障结束后，各能源站按照故障修复策略运行；计算区域能源互联网可靠性指标，得到可靠性评估结果。本发明专利技术将供能可靠性由分布式能源系统拓展到区域级能源互联网层面，实现了电‑气耦合的供能系统故障下的可靠性评估。

【技术实现步骤摘要】
一种区域能源互联网供能可靠性评估方法
本专利技术属于能源网运行评估领域，更具体的说，是涉及一种考虑电-气耦合与站间协同的区域能源互联网供能可靠性评估方法。
技术介绍
能源互联网涉及电、气、冷/热等多种不同的能源形式，多能源之间耦合特性的对其可靠性产生了一定的影响；一方面，能源之间可以相互支撑，以提高供能可靠性；另一方面，由于供能系统的多能耦合，某个供能系统出现问题都可能对系统整体的能源供给产生影响。作为运行及规划过程中的关键技术，可靠性评估方法的研究一直得到广泛的关注。针对供能可靠性评估，目前国内外的研究主要针对配电网和分布式综合能源系统(DES)。针对配电网的供电可靠性研究已经较为成熟，解析法和模拟法是电力系统可靠性评估的常用方法，在系统状态评估时，多采用故障模式影响分析法(FMEA法)遍历元件故障对系统负荷的影响。针对综合供能可靠性的评估，国内外研究主要集中在电-气或冷-热-电这两类能源系统。需求响应能够参与到能源站之间的相互协同中，从而促进系统稳定运行，缓解能源供应紧张的局面。目前针对需求响应对可靠性的研究已由仅通过电负荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种区域能源互联网供能可靠性评估方法，其特征在于，该方法考虑了电-气耦合与站间协同，具体包括以下步骤：/n(1)采集数据；/n(2)建立考虑用户需求响应的供能可靠性评估指标；/n(3)开始蒙特卡洛模拟循环，使得各能源站按照正常运行策略运行，得到正常运行时的各机组的功率曲线；/n(4)蒙特卡洛模拟实现供能系统故障，各能源站按照故障时最优负荷削减策略运行；/n(5)供能系统故障结束后，各能源站按照故障修复策略运行；/n(6)计算区域能源互联网可靠性指标，得到可靠性评估结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种区域能源互联网供能可靠性评估方法，其特征在于，该方法考虑了电-气耦合与站间协同，具体包括以下步骤：
(1)采集数据；
(2)建立考虑用户需求响应的供能可靠性评估指标；
(3)开始蒙特卡洛模拟循环，使得各能源站按照正常运行策略运行，得到正常运行时的各机组的功率曲线；
(4)蒙特卡洛模拟实现供能系统故障，各能源站按照故障时最优负荷削减策略运行；
(5)供能系统故障结束后，各能源站按照故障修复策略运行；
(6)计算区域能源互联网可靠性指标，得到可靠性评估结果。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的数据包括区域能源互联网供能系统中各设备故障率、修复时间，各能源站机组出力曲线，各能源站电、冷、热负荷需求曲线，各能源站分布式电源典型出力曲线；
采集数据的具体内容包括将区域能源互联网分为终端用户层、能源站层和供能系统层，并统计不同典型日各层级的负荷数据和机组出力数据；在终端用户层，统计的数据包括一年中不同典型日的电、气、冷、热负荷数据，用户能参与需求响应的电和气负荷数据，以及用户舒适度区间数据；在能源站层，统计各机组的机组参数，所述机组包括燃气三联供机组、电锅炉、燃气锅炉、电制冷机、P2G设备、储能装置；在供能系统层，统计供能系统中各设备故障率、修复时间。


3.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立考虑用户需求响应的供能可靠性评估指标，包括建立电气、热冷的需求响应模型与可靠性评估指标。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立电气、热冷的需求响应模型具体包括：
电、气负荷需求响应模型如下：
电、气柔性负荷均包括可平移负荷和可削减负荷：
1)可平移负荷模型如下式：



式中，Pt’和Pt分别表示可转移负荷转移前后t时段的负荷量；μt’,t和δt’,t表示转入和转出的状态，取值为1表示有转入和转出；ΔPttr为单次转移的能量；T表示评估周期，t表示转移前的时刻，t’表示转移后的时刻；
2)可削减负荷模型如下式：



式中，表示削减负荷后的负荷量，Pt表示削减负荷前的负荷量；ΔPcutt表示单次削减负荷量，ζ表示削减的状态，取值为1表示t时刻发生削减；
总柔性负荷削减量为：



刚性电、气负荷削减量为考虑总柔性负荷削减后，仍需削减的负荷量；
冷、热负荷需求响应模型如下：
用户通过调用建筑物虚拟储能来参与需求响应；
当建筑室内温度保持恒定时，制冷/采暖设备t时刻的输出功率Qsta(t)采用如下公式计算：
Qsta(t)＝hf(Tin(t)-T1(t))+(λKcfc+0.278cwρwV0n(t))·(Tin(t)-Tout(t))(4)
式中，Tin(t)为t时刻室内温度；Tout(t)为t时刻室外温度；T1(t)为t时刻围护结构的内表面温度；h为围护结构的对流换热系数；f为围护结构的内表面积；λ为室外风侵入附加率；Kc为外门传热系数；fc为外门面积；0.278为单位换算系数；cw为室外空气比热；ρw为室外空气密度；V0为建筑内空气体积；n(t)为t时段换气次数；
当建筑室内温度变化时，制冷/采暖设备t时刻的输出功率Qdyn(t)如下：






式中，c0为室内空气比热；ρ0为室内空气密度；以制冷场景为例，当Qdyn(t)小于或等于0时，制冷机组处于工作状态；当Qdyn(t)大于0时，室外环境温度较低，制冷机组处于停机状态；
建筑虚拟储能的等效蓄放能功率可由室温变化前后制冷/采暖设备的输出功率差值计算得到，如下所示：
Qvir(t)＝Qdyn(t)-Qsta(t)(7)
式中，Qvir(t)为t时刻建筑虚拟储能的等效蓄放能功率，正值表示储能，负值表示放能。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述可靠性评估指标包括电、气、热、冷的柔性缺供能期望、刚性缺供能期望、柔性缺供能时长和刚性缺供能时长；
所述柔性缺供能期望的计算方法如下：












式中，elec、gas、heat和cold分别表示电、气、热、冷；N表示抽样总数，i,j表示第j次抽样所得到第i种场景，m表示第m个能源站，M表示能源站的个数，T表示蒙特卡洛模拟时长，LOEE表示缺供能期望，a表示柔性指标；
所述刚性缺供能期望的计算方法如下：












式中，b表示刚性指标；
所述柔性缺供能时长的计算方法如下：












式中，SAIDI表示缺供能时长，表示第j次抽样m个能源站中柔性电负荷缺供时长的最大值；
所述刚性缺供能时长的计算方法如下：












式中，表示第j次抽样m个能源站中刚性电负荷缺供时长的最大值。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述最优负荷削减策略包括能源站内部负荷削减策略和能源站站间协同策略；所述能源站内部负荷削减策略包括配电网故障和天然气管网故障时的负荷削减策略。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述配电网故障的判断方法具体为：
Ee-c,b(t)＝(Lc(t)-Cvir,out(t)-Cac(t)-Cv,out(t))/COPe-c(24)






所述天然气管网故障的判断方法具体为：












式中，Lc(t)、Lh(t)分别表示原有冷、热负荷量；Ee-c,b(t)、Ee-h,b(...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪，赵越，葛少云，李吉峰，齐晓光，邵华，胡平，赵辉，
申请(专利权)人：天津大学，国网河北省电力有限公司经济技术研究院，国网河北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12