【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及综合能源系统的电热潮流分析，尤其是一种基于外特性等值的电热混合潮流分析方法。
技术介绍
1、随着一次化石能源的日益减少，光伏、风电等清洁能源容量的迅速扩张，迫使传统的燃料燃烧供热模式将逐渐被电发热的模式取代。因此，以电发热模式的电热混合系统必将成为未来综合能源系统发展的一种常见格局。然而，由于电、热两系统在物理参数、计算时间尺度、调度及运行特性等方面存在较大差异，导致现有方法只有在确定热电联产(chp)机组热电比或电制热设备的制热效率前提下才可分析电热混合潮流，无法反映电热比与电制热效率随系统运行环境的变化，更无法确定两个系统间进行能量传递时的相互响应状态，而这是以电发热模式为主要特征的电热混合系统亟需解决的关键点之一。
2、目前针对以电制热的电热混合潮流，大部分研究将热电联产(chp)作为关键耦合设备，通过设置一定的chp热电比或电制热设备如电锅炉的制热效率构建电功率与热功率之间的等值关系，据此分析电热混合潮流。然而，弊端是由于将电功率与热功率通过设定的电热比或电制热效率进行等值，导致其只能分析功率在混合网络中流动的走向，无法反映热电比和电制热效率受系统在不同运行功率、温度等诸多因素影响下的动态变化。实际上，在电热混合系统中，chp电热比与电制热设备的制热效率受设备结构类型和系统在不同运行环境下的运行功率、温度等诸多因素的影响，呈现动态变化。尽管可利用chp的运行特点，可实现热电比的动态分析，但确定热电比或电制热效率的前提条件是必须已知电网侧或热网侧吸收的功率，进而分析对侧网络潮流，这种交替的分析过程
技术实现思路
1、为解决现有研究成果中因电、热系统参数量纲不一致，对电热混合潮流只能采取单次序贯分析的问题，本专利技术的目的在于提供一种统一电、热潮流的计算体系，提升电热混合潮流的计算效率及其收敛性，增强电、热系统间物理参数的耦合关系，有助于分析电、热系统潮流间的相互影响的基于外特性等值的电热混合潮流分析方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于外特性等值的电热混合潮流分析方法，该方法包括下列顺序的步骤：
3、(1)输入电、热系统各类数据并根据数据类型进行初始化，计算电热混合系统中各电锅炉的供热流量及相应的等值温差变量；
4、(2)根据电制热设备的外特性模型，基于牛顿法计算电热混合系统各节点的不平衡有功功率、无功功率、节点注入流量、节点压强，并构建电热混合能流的雅可比矩阵；求取各节点的电压幅值、电压相角以及热网各管段流量的偏差，并判断各偏差值是否满足收敛精度要求，若各偏差值小于收敛精度要求，则计算电力平衡节点功率、电力线路输出功率、电锅炉制热效率、热网节点压强及运行温度，并按数据类型进行输出；
5、(3)反之，若各节点变量偏差大于收敛精度，则将电网侧节点电压、供热管网侧管段流量、电锅炉管网侧节点等值电压根据计算偏差进行修正，并重新计算热网各节点温度以及各电锅炉ps节点即热网流量平衡源节点、pg节点即热网定流量源节点的流量及等值温差变量，返回步骤(2)再次计算；
6、(4)若迭代过程中，各节点变量的偏差始终大于收敛精度，设置一个最大迭代次数，当超过该最大迭代次数时，视为该混合系统潮流无解。
7、所述步骤(1)具体是指：根据节点定义类型，分别对电网侧、供热管网侧及电锅炉管网侧等值节点电压进行初始化：
8、电网侧初始化：对基于牛顿拉夫逊潮流计算方法即牛顿法的电力系统潮流计算中的pq、pv节点未知电压相量进行初始化，采用平启动方式，即电压幅值为1，相角为0，其中pv节点数为npv；
9、供热管网侧初始化：根据供热管网水力计算基本原理，除对各管段流量进行初始化外，根据初始化的管段流量计算ps节点流量和pg、ps节点的等值温差变量κ；
10、对于供热管网各管段流量，管网供/回路节点方程产生的误差通过反复迭代消除；ps节点流量可通过初始化后的各管段流量确定，去除pg、ps节点的管网供/回路节点方程如下：
11、
12、其中，
13、c＝s·diag(abs(q)) (17)
14、式中，a0为去除pg节点和ps节点的降阶供热管网关联矩阵；q为管段流量列向量；g为g节点流量列向量；a为供热管网关联矩阵；p为节点压力列向量；δp为管段压降列向量；z为管段首末端节点高度差列向量；dh为管段中水泵的扬程列向量；s为管网摩阻矩阵；c为管段摩阻与管段流量的构造矩阵，随管段流量变化而变化；diag(·)为将(·)中的列向量进行对角化所得到的对角阵；abs(·)为取(·)中的列向量各元素的绝对值；g，a0，a，s，z，dh均为已知量；
15、pg、ps节点的等值温差变量κ需根据管网各管段流量和pg、ps节点提供的温度、回水温度确定，对于pg、ps节点的供水温度可参考电锅炉的供水温度，对于第l条管段末端温度表示为：
16、
17、其中，
18、
19、
20、
21、l＝1,2,…,2s
22、式中，tl,ed,t为管段在t时刻的末端温度；为管段起始温度；δt为流量从管段首端流到末端所用时间被分成若干的时间间隔；ql,t为管段内δt时段流过的流量；zh为管段流量质量；ql,k为δt时间间隔内流过流量；tl,ed,k为管段l若干间隔中第k个间隔ql,k的出口温度；mt，nt分别为流量从首端流到末端经过的最小周期整数上限、下限，其满足如下条件：
23、
24、
25、考虑管段沿程热损失的末端温度表示为：
26、
27、其中，t′l,ed,t为考虑管段热损失的管段末端温度；tav为环境温度；ηl为第l条管段的热传导系数；cp为物质的比热容；ρ为流体密度、sl为第l条管段的横截面积；
28、当多个管段共用一点时，该点温度等于所有管段流进该节点的流体流量与流体温度的乘积之和除以所有管段流出该节点的流体流量之和；
29、电锅炉管网侧节点等值电压初始化：与电网侧pq节点电压初始化方法相同，即电压幅值为1，相角为0。
30、所述步骤(2)具体是指：根据数据初始化，电潮流采用牛顿法，供热管网流量采用简单迭代法，即：先由不平衡节点流量计算各节点压强，进而分析各管段的不平衡流量；对于供热管网系统中各节点温度，尽管其随各次迭代的管段流量不断变化，但计算相对独立，将各节点温度工况放在各次偏差量修正后进行独立分析，电热混合系统潮流的修正方程表示为：
31、
32、或简化表示为δf＝jac×δx，其中，δf为由初始化变量计算的不平衡有功、无功、流量和不平衡流量计算的压强函数变量组成的不平衡向量；jac为电热混合系统潮流的雅可比矩阵；δx为电热混合系统的节点相角、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于外特性等值的电热混合潮流分析方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：
2.根据权利要求1所述的基于外特性等值的电热混合潮流分析方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是指：根据节点定义类型，分别对电网侧、供热管网侧及电锅炉管网侧等值节点电压进行初始化：
3.根据权利要求1所述的基于外特性等值的电热混合潮流分析方法，其特征在于：所述步骤(2)具体是指：根据数据初始化，电潮流采用牛顿法，供热管网流量采用简单迭代法，即：先由不平衡节点流量计算各节点压强，进而分析各管段的不平衡流量；对于供热管网系统中各节点温度，尽管其随各次迭代的管段流量不断变化，但计算相对独立，将各节点温度工况放在各次偏差量修正后进行独立分析，电热混合系统潮流的修正方程表示为：
4.根据权利要求1所述的基于外特性等值的电热混合潮流分析方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述将电网侧节点电压、供热管网侧管段流量、电锅炉管网侧节点等值电压根据计算偏差进行修正具体是指：
【技术特征摘要】
1.一种基于外特性等值的电热混合潮流分析方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：
2.根据权利要求1所述的基于外特性等值的电热混合潮流分析方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是指：根据节点定义类型，分别对电网侧、供热管网侧及电锅炉管网侧等值节点电压进行初始化：
3.根据权利要求1所述的基于外特性等值的电热混合潮流分析方法，其特征在于：所述步骤(2)具体是指：根据数据初始化，电潮流采用牛顿法，供热管网流量采用简单...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘东，王绪利，施天成，朱刘柱，王承民，谢宁，黄淳驿，杨欣，代磊，张辉，种亚林，周帆，李志伟，赵锋，郭汶璋，聂元弘，胡斌，王华伟，黄凤标，王球，季益俊，王政，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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