一种电-热互联综合能源系统建模与潮流计算方法技术方案

本发明专利技术公布了一种电

【技术实现步骤摘要】
一种电
‑
热互联综合能源系统建模与潮流计算方法


[0001]本专利技术涉及电
‑
热互联综合能源系统，特别是涉及一种改进前推回代法的电
‑
热互联综合能源系统建模与潮流计算方法。

技术介绍

[0002]随着当今社会的快速发展，能源大量消耗与生态保护的矛盾日益凸显出来，研究一种高效率、污染小、可控性强的能源系统已经成为了热点问题。发展综合能源有利于实现各类资源的合理调控以及最优利用，是应对当今时代能源消耗巨大以及资源枯竭等问题的良好方法。在传统的能源系统如电网、热网中，每个能源系统之间有独立的运营体系，彼此之间耦合程度不紧，能源使用效率较低。而在综合能源系统中，彼此之间耦合较紧，能源使用率有较大提高并且对于可再生能源消纳能力也有较大提升。
[0003]综合能源系统的能流计算是以电力系统的潮流计算为基础发展起来的，在电力系统中潮流计算主要以前推回代法、牛顿
‑
拉夫逊法、PQ分解法为代表，所述的前推回代法包括以下步骤：在距离电源较远处节点，利用线路的额定电压，按照与功率传输相反的方向计算各条线路中的功率，利用所求的功率从电源端按照功率传输方向计算每个节点的电压，潮流计算时重复上述两步直到精度满足要求为止。所述的牛顿
‑
拉夫逊法以及PQ分解法应用在电力系统中有较强的理论体系，并且思想也较为成熟，但是应用在综合能源系统中具有求解程序复杂，迭代次数较多，各系统间难以实现联合计算等缺点。
[0004]考虑到综合能源系统能流计算的目的在于提高各系统间的耦合程度、实现能源的最优分配、减少能源损耗、提高能源综合利用水平，因此构建一种简化的综合能源系统模型并使用统一的求解方法，可以实现快速准确的解算。电力系统潮流计算中的前推回代法具有求解过程简单，计算精度高，编程简洁，不需要过多迭代次数等优点，将传统的前推回代法加以改进可以应用在辐射型热网的能流计算中，从而实现综合能源系统的能流求解。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种电
‑
热互联综合能源系统建模与潮流计算方法。该方法针对含有分布式电源接入的电力系统中前推回代法的不足之处加以改进，再推广至含有多热源的辐射型热力系统中，从而实现综合能源系统的潮流解算。
[0006]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种电
‑
热互联综合能源系统建模与潮流计算方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：构建含有分布式电源接入的电力系统潮流计算模型，利用改进的前推回代法对PV节点进行处理，实现分布式电源接入配电网的潮流计算；
[0009]步骤2：构建含有多热源辐射型热力系统模型，所述热力系统模型由水力模型和热力模型组成，将多热源辐射型热网转化成多个单热源辐射型热网，利用改进的前推回代法进行解耦后的热网潮流计算；将多热源辐射型热网转化成多个单热源辐射型热网的转化方式如下：
[0010][0011]其中，(i＝1，
…
，n，n表示从节点分流的管道数目，j＝1，
…
，m，m表示热网中热源数目)为转化后所对应的单热源辐射型热网的管道流量，(i＝1，
…
，n)为对应热源向节点输入的管道流量，(i＝1，
…
，n)为转化前的支路流量即多热源辐射型热网所对应的管道流量；
[0012][0013]其中，(i＝1,
…
，m，m为热网中热源数目)为多热源辐射型热网等效成多个单热源辐射型热网后等效热负荷功率，φ
l
为等效前的节点热负荷功率；
[0014]步骤3：在电力系统潮流计算模型和热力系统模型的基础上，对电力系统和热力系统两个系统耦合部分进行建模，实现整个电
‑
热互联综合能源系统的能流计算。
[0015]进一步地，所述步骤1包括以下步骤：
[0016]S101：获取电力系统网络参数以及状态变量；
[0017]S102：设定电压初值，本专利技术中对电力系统中电压初值要求不高，在合理范围内即可；
[0018]S103：利用改进的前推回代法计算电力系统潮流，公式如下：
[0019][0020]其中，ΔS为功率损耗，ΔP为有功损耗，ΔQ为无功损耗，I为线路电流，R
i
、X
i
为线路参数，P
i
、Q
i
为节点i处的有功功率以及无功功率，U
N
为线路的额定电压；
[0021]ΔU＝Z
i
·
ΔS
*
＝(R
i
+jX
i
)(ΔP
‑
jΔQ)＝R
i
ΔP+X
i
ΔQ
[0022]其中，ΔU为电压降落纵分量，Z
i
、R
i
、X
i
为线路参数，P
i
为节点i处的有功功率以及无功功率，ΔP为有功损耗，ΔQ为无功损耗；
[0023]对于PV节点而言，有ΔP＝0，则有：
[0024]ΔQ＝X
i
‑1·
ΔU
[0025]其中，ΔQ为无功损耗，X
i
为线路参数，ΔU为电压降落纵分量；
[0026]S104：对PV节点无功功率的修正，即在每一次迭代时通过使用无功修正量进行PV节点注入无功功率的修正，从而保证数据的实时性，修正方程如下：
[0027][0028]其中，ΔQ为无功修正量；γ∈(
‑
1，1)为计算步长，一般取γ＝0.1；Q
i
为PV节点计算所得的无功功率；Q
ij
为所有与PV节点连接的支路和节点的无功功率，P
i
为第i个PV节点的功率，R、X为线路参数，ΔU
p
为PV节点与相连节点的电压差，U
i
为第i个PV节点的输入电压；
[0029]S105：计算ΔU、Δδ、ΔQ的值；
[0030]S106：判断各节点电压是否满足下式的收敛判定条件，如不满足则返回到潮流计算前对电压幅值、电压相角进行更新，并修正PV节点的无功功率，直至电压满足收敛判定条件输出潮流计算结果。收敛判定条件如下式：
[0031][0032]其中，为第k次迭代所得电压值与初始给定电压值之差的绝对值，ε为收敛精度，为k次迭代所得电压值，U0为初始给定电压值；
[0033]S107：输出潮流计算结果。
[0034]进一步地，步骤2中由所述水力模型得出管道中的水流量以及热负荷节点的注入水流量，使用如下的流量连续方程表示：
[0035]A
l
m＝m
q
[0036]其中，A
l
为热负荷节点相对于各个管道的网络关联矩阵，m为管道中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电
‑
热互联综合能源系统建模与潮流计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：构建含有分布式电源接入的电力系统潮流计算模型，利用改进的前推回代法对PV节点进行处理，实现分布式电源接入配电网的潮流计算；步骤2：构建含有多热源辐射型热力系统模型，所述热力系统模型由水力模型和热力模型组成，将多热源辐射型热网转化成多个单热源辐射型热网，利用改进的前推回代法进行解耦后的热网潮流计算；将多热源辐射型热网转化成多个单热源辐射型热网的转化方式如下：其中，(i＝1，
…
，n，n表示从节点分流的管道数目，j＝1，
…
，m，m表示热网中热源数目)为转化后所对应的单热源辐射型热网的管道流量，(i＝1，
…
，n)为对应热源向节点输入的管道流量，(i＝1，
…
，n)为转化前的支路流量即多热源辐射型热网所对应的管道流量；其中，(i＝1,
…
，m，m为热网中热源数目)为多热源辐射型热网等效成多个单热源辐射型热网后等效热负荷功率，φ
l
为等效前的节点热负荷功率；步骤3：在电力系统潮流计算模型和热力系统模型的基础上，对电力系统和热力系统两个系统耦合部分进行建模，实现整个电
‑
热互联综合能源系统的能流计算。2.根据权利要求1所述的一种电
‑
热互联综合能源系统建模与潮流计算方法，其特征在于所述步骤1包括以下步骤：S101：获取电力系统网络参数以及状态变量；S102：设定电压初值，本发明中对电力系统中电压初值要求不高，在合理范围内即可；S103：利用改进的前推回代法计算电力系统潮流，公式如下：其中，ΔS为功率损耗，ΔP为有功损耗，ΔQ为无功损耗，I为线路电流，R
i
、X
i
为线路参数，P
i
、Q
i
为节点i处的有功功率以及无功功率，U
N
为线路的额定电压；ΔU＝Z
i
·
ΔS
*
＝(R
i
+jX
i
)(ΔP
‑
jΔQ)＝R
i
ΔP+X
i
ΔQ其中，ΔU为电压降落纵分量，Z
i
、R
i
、X
i
为线路参数，P
i
为节点i处的有功功率以及无功功率，ΔP为有功损耗，ΔQ为无功损耗；对于PV节点而言，有ΔP＝0，则有：ΔQ＝X
i
‑1·
ΔU其中，ΔQ为无功损耗，X
i
为线路参数，ΔU为电压降落纵分量；S104：对PV节点无功功率的修正，即在每一次迭代时通过使用无功修正量进行PV节点注入无功功率的修正，从而保证数据的实时性，修正方程如下：
其中，ΔQ为无功修正量；γ∈(
‑
1，1)为计算步长，一般取γ＝0.1；Q
i
为PV节点计算所得的无功功率；Q
ij
为所有与PV节点连接的支路和节点的无功功率，P
i
为第i个PV节点的功率，R、X为线路参数，ΔU
p
为PV节点与相连节点的电压差，U
i
为第i个PV节点的输入电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：林盛，李兆滢，辛长庆，何雨桐，魏莫杋，赵琰，姜河，宋世巍，韩吉，安琦，叶瀚文，赵涛，白金禹，胡宸嘉，周航，王亚茹，姜铭坤，许鉴，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：