【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耦合系统安全和优化，尤其是涉及一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法。
技术介绍
1、目前，“去煤上气”已成为宏观能源转型的发展趋势，燃气机组比重持续增加。在此发展趋势下，城市能源系统中电力系统和天然气系统的耦合愈发紧密，紧密的耦合增加了两系统在灾害下的脆弱性，故障可在两系统间连锁传播，局部风险迅速扩散至全局风险，系统崩溃风险急剧升高。2021年2月在美国得州发生的极端天气使得天然气运营和供应链出现严重问题，大量燃气机组停运，进而导致了大面积停电，给我国电网运行敲响了警钟。因此，亟需明晰故障传播机理，提出考虑区域气-电耦合系统故障传播机理的韧性电网防御技术，提升韧性。在制定决策策略时，气网动态模型的准确刻画对决策至关重要。
2、天然气动态特性由一组偏微分方程描述，其具高复杂性、强非线性特征。如何将模型转化为优化模型中的约束条件是亟需解决的关键问题。当前，部分学者在气-电优化运行中考虑了天然气的动态模型。《transmission interconnections identification forelectricity system considering impacts of natural gas systems[j].》y.chen,l.nan,c.he and y.wang.ieee trans.smart grid,2023,14(3):1920-1932.建立了基于分段线性化的动态模型。文献《dynamic optimal energy flow in the integr
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，通过构建输气网模型辅助气-电耦合故障防御决策。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术的一个方面，提供了一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，包括如下步骤：
4、建立适用于气-电耦合系统故障阻断决策的输气网详细模型；
5、基于实际输气网的特点对所述输气网详细模型进行简化，得到输气网简化模型；
6、针对所述输气网简化模型进行差分和松弛处理，完成优化模型的构建。
7、作为优选的技术方案，所述的简化的过程包括：
8、分别判断温度方程和动量方程中的对流项、惯性项、压力项和重力项是否能够简化，建立所述输气网简化模型。
9、作为优选的技术方案，忽略所述重力项、对流项和惯性项。
10、作为优选的技术方案，采用lax-friedrichs格式、euler implicit格式、implicitcell centered格式、central implicit格式中的任一种对所述输气网简化模型进行差分处理。
11、作为优选的技术方案，通过在测试系统中对比不同差分方案实现方案的选取。
12、所述的测试系统包括起源、电驱动压缩机、燃气机组和多个管道。
13、作为优选的技术方案，所述的差分的过程包括如下步骤：
14、利用与实际输气网的特点匹配的差分方法对所述输气网详细模型进行处理，将偏微分方程转化为代数方程。
15、作为优选的技术方案，所述的松弛处理包括如下步骤：
16、通过对差分处理后的方程进行松弛处理，将非线性约束转化为二阶锥约束。
17、作为优选的技术方案，还包括：
18、在目标函数中增加与松弛处理对应的惩罚项。
19、所述的输气网详细模型基于下式描述：
20、
21、
22、p＝ρzrte
23、其中，ρ为气体的密度；t为时间变量；v为气体的流速；x为沿管道轴线的变量；p为管道中气体的压力；λ为水力摩阻系数；d为管内直径；cv为恒容比热容；te是气体温度；a为管道的横截面积；θ为管道倾斜角；q为单位时间单位质量所接受的热量。
24、本专利技术的另一个方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器以及存储器，所述存储器内储存有一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行上述面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法的指令。
25、本专利技术的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行上述面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法的指令。
26、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
27、实现对输气网的简化建模：本方法基于输气网详细模型，根据实际输气网的特点对所述输气网详细模型进行简化，得到输气网简化模型，具有准确性高、依赖参数较少等优点，解决了偏微分方程难以集成于优化模型的困难。此外，该优化模型还可应用于其他需要刻画天然气动态特性的问题中。
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1.一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，所述的简化的过程包括：
3.根据权利要求2所述的一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，忽略所述重力项、对流项和惯性项。
4.根据权利要求1所述的一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，采用Lax-Friedrichs格式、Euler Implicit格式、Implicit CellCentered格式、Central Implicit格式中的任一种对所述输气网简化模型进行差分处理。
5.根据权利要求4所述的一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，通过在测试系统中对比不同差分方案实现方案的选取。
6.根据权利要求1所述的一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，所述的差分的过程包括如下步骤：
7.根据权利要求1所述的一种面向
8.根据权利要求7所述的一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，还包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器以及存储器，所述存储器内储存有一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一所述面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法的指令。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一所述面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法的指令。
...【技术特征摘要】
1.一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，所述的简化的过程包括：
3.根据权利要求2所述的一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，忽略所述重力项、对流项和惯性项。
4.根据权利要求1所述的一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，采用lax-friedrichs格式、euler implicit格式、implicit cellcentered格式、central implicit格式中的任一种对所述输气网简化模型进行差分处理。
5.根据权利要求4所述的一种面向气-电耦合故障防御决策的输气网优化模型构建方法，其特征在于，通过在测试系统中对比不同差分方案实现方案的选取。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：杜洋，郭灵瑜，刘家妤，杨忠光，吴司敏，曹博源，许寅，王颖，张宸赓，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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