气电综合能源系统的可靠性评估方法、系统及可存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种气电综合能源系统的可靠性评估方法，包括：构建天然气管道多状态移过程的马尔可夫状态模型，获得气电综合能源系统的相关参数；在给定的时间区间内，获得天然气管道的时序转移状态过程，获得其他元件的状态时序序列；通过组合全部元件状态的时序序列得到时序系统状态转移过程；在给定时间区间内对气电综合能源系统的每个系统状态进行能流计算分析，根据能流计算分析结果判断是否进行最优能流分析；根据得到的系统分析结果得到风险指标，判断收敛停止判据是否满足要求，如果满足，停止执行。将天然气管道多状态和多故障模式转移过程的四状态马尔可夫状态模型，用在系统风险评估中的双层蒙特卡洛抽样算法，提高了系统评估的准确性。了系统评估的准确性。了系统评估的准确性。

【技术实现步骤摘要】
气电综合能源系统的可靠性评估方法、系统及可存储介质


[0001]本专利技术属于气电综合能源系统评估
，本专利技术涉及一种气 电综合能源系统的可靠性评估方法、系统及可存储介质。

技术介绍

[0002]天然气管道作为气电综合能源系统的重要元件，只有对其进行准 确的可靠性建模才可有效地对整个气电综合能源系统进行正确的可 靠性水平估计。在工程实际中发现天然气管道的故障模式通常可以划 分成三类：小孔漏气，大孔漏气以及断裂故障。当因外部干扰或地质 灾害导致天然气管道发生严重断裂故障时，上游天然气供应将无法通 过故障天然气管道到达下游气负荷区。然而，当天然气管道只是发生 了小孔漏气或大孔漏气时，上游天然气供应仍然可以通过故障天然气 管道到达下游气负荷区，但是一部分天然气不可避免将泄露到周边环 境中，漏气故障直到被探测到才会被修复。
[0003]不足的是，如图1所示，现有气电综合能源系统可靠性评估研究 普遍只是考虑管道断裂故障模式，完全忽略了天然气管道漏气故障 (小孔漏气和大孔漏气)的影响。相关统计资料表明小孔漏气和大孔 漏气的故障发生频率是断裂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气电综合能源系统的可靠性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S01：构建天然气管道多状态移过程的马尔可夫状态模型，获得气电综合能源系统的相关参数；S02：在给定的时间区间内，获得天然气管道的时序转移状态过程，获得其他元件的状态时序序列；S03：通过组合全部元件状态的时序序列得到时序系统状态转移过程；S04：在给定时间区间内对气电综合能源系统的每个系统状态进行能流计算分析，根据能流计算分析结果判断是否进行最优能流分析；S05：根据得到的系统分析结果得到风险指标，判断收敛停止判据是否满足要求，如果不满足，则转入步骤S02；否则，停止执行。2.根据权利要求1所述的气电综合能源系统的可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S01中天然气管道马尔可夫状态模型为：其中，λ
12
为正常运行的管道向断裂故障转移的转移率，λ
13
为正常运行的管道向小孔漏气故障转移的转移率，λ
14
为正常运行的管道向大孔漏气故障转移的转移率，λ
21
为从断裂故障状态向正常状态转移的转移率，λ
32
为小孔漏气故障向断裂故障转移的转移率，λ
34
为小孔漏气故障向大孔漏气故障转移的转移率，λ
42
为大孔漏气故障向断裂故障转移的转移率，f3和f4分别是遭遇小孔漏气故障和大孔漏气故障的频率，f2是进入修复状态的频率。3.根据权利要求1所述的气电综合能源系统的可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S01中的相关参数包括年负荷曲线和每个元件的状态转移率。4.根据权利要求1所述的气电综合能源系统的可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S02中获得天然气管道的时序转移状态过程的方法包括：S21：识别管道模型的当前状态及当前状态可能到达的下个状态；S22：根据管道当前状态的每个向外转移率，抽样确定当前状态所有可能的状态持续时间；S23：在所有可能的状态持续时间中选取最小值作为管道当前状态的持续时间，确定管道状态的下一次转移方向。5.根据权利要求1所述的气电综合能源系统的可靠性评估方法，其特征在于，所述步骤S04中能流计算分析方法的能流方程由下述所有等式约束组成：气网子系统等式约束：
S
cgc,t
‑
K
gc
·
S
gc,t
·
(R
t
·
α
‑
1)＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(16)(16)(16)(16)(16)其中，S
p,t
是t时刻的能流向量，即S
p,t
＝[S
12,t
,
…
,S
mn,t
,
…
]
T
；sgn是取正负号运算，M
gp
是气节点
‑
管道关联矩阵，其行数等于气体节点数，列数等于管道数，如果气体节点是参考方向上该管道的起点，则矩阵中对应元素为1，如果气体节点是该管道的终点，则矩阵中对应元素为
‑
1，其它情况矩阵中对应元素为0；Π
t
是t时刻气节点气压平方向量；Z
p
是天然气管道阻抗系数向量；右上角.α表示对向量中的每个元素进行α次方运算；S
p,u,t
是t时刻管道上游能流向量；S
p,d,t
是t时刻管道下游能流向量；K
p
是管存系数向量；S
cgc,t
是t时刻压气站的能耗向量，S
gc,t
是t时刻通过压气站的能流向量；R
t
是t时刻的压缩比向量；K
gc
和α是常系数向量；是气节点
‑
压气站上游关联矩阵，是气节点
‑
压气站下游关联矩阵，是气节点
‑
压气站关联矩阵；是储气库t时刻工作气含量向量，是储气库t时刻垫底气含量向量，是储气库t
‑
Δt时刻工作气含量向量，S
st,dis,t
是储气库放气速率，和是储气库t时刻最大储/放气速率，K
st,1
、K
st,2
、和K
st,3
是常系数向量；S
gw,t
是t时刻气井供气功率向量，S
L,t
是t时刻气负荷向量，S
Lc,t
是t时刻气负荷削减量向量，S
gpg,t
是t时刻燃气发电机GPG耗气功率向量，S
p2g,t
是t时刻电转气站P2G供气功率向量，是气节点
‑
气井关联矩阵，是气节点
‑
储气库关联矩阵，M
gL
是气节点
‑
气负荷关联矩阵，是气节点
‑
管道上游关联矩阵，M
gp,d
是气节点
‑
管道下游关联矩阵，是气节点
‑
燃气发电机关联矩阵，是气节点
‑
电转气站关联矩阵。如果有管道通过抽样后转变为漏气故障状态，则将该管道的相应气流约束方程(13)
‑
(15)变为下列方程(1)
‑
(10)：(10)：
S
ml,d,t
‑
S
ln,u,t
‑
S
Leak,t
＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)其中，S
ml,u,t
,S
ml,d,t
分别是t时刻管道ml段上游和下游的能流率，S
ln,u,t
,S
ln,d,t
分别是t时刻管道ln段上游和下游的能流率；π
m,t
是t时刻首端入口气压，π
n,t
是t时刻末端出口气压，π
l,t
是t时刻漏气点气压；dml是管道ml段的参考方向系数，当π
m,t
大于π
l,t
时其值为1，否则其值为
‑
1；d
ln
管道ln段的参考方向系数，当π
l,t
大于π
n,t
时其值为1，否则其值为
‑
1；Z
mn
是管道阻抗系数，Z
ml
是管道ml段的阻抗系数，Z
ln
是管道ln段的阻抗系数；L
mn
是管道长度，L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐义，耿莲，朱培逸，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：