能源互聯(lián)下主動(dòng)配網(wǎng)與輸電網(wǎng)集成系統(tǒng)的隨機(jī)模糊連續(xù)潮流建模及算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行領(lǐng)域，設(shè)及能源互聯(lián)網(wǎng)下主動(dòng)配網(wǎng)與輸電網(wǎng)集 成系統(tǒng)的隨機(jī)模糊連續(xù)潮流求取其聯(lián)絡(luò)線處安全穩(wěn)定運(yùn)行裕度的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)近期提出了"互聯(lián)網(wǎng)+"智慧能源的計(jì)劃，指出考慮電、熱、氣等不同能源之間 禪合是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。在能源互聯(lián)背景下，主動(dòng)配電網(wǎng)（Active Distribution 化twork，ADN)中能源樞紐化nergy化b，邸)將擔(dān)當(dāng)能源綜合管理的重要形式，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能 用能高效性作保證，而其EH穩(wěn)定運(yùn)行的安全性尚未有見報(bào)道。加之多能禪合的主動(dòng)配電網(wǎng) 中接有大量風(fēng)電具有不確定性和明顯的時(shí)空差異，其可通過聯(lián)絡(luò)線與輸電網(wǎng) (Transmission System,TS)的相連，將使得風(fēng)電將被消納，提高風(fēng)電利用率;對(duì)多能禪合下 的AND與TS集成系統(tǒng)的安全性的研究，提供將對(duì)新能源利用有一定意義。
[0003] 現(xiàn)有研究多是針對(duì)Kl側(cè)能量交互的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，且較多的研究側(cè)重從電氣 熱的綜合能源系統(tǒng)的混合潮流模型、算法和優(yōu)化規(guī)劃進(jìn)行，文獻(xiàn)《計(jì)及電一氣互聯(lián)能源系統(tǒng) 安全約束的可用輸電能力計(jì)算》考慮了天然氣網(wǎng)通過NGFPP與輸電網(wǎng)相連的混合系統(tǒng)的靜 態(tài)安全域交互，其側(cè)重從天然氣網(wǎng)靜態(tài)安全約束與輸電網(wǎng)安全域的禪合進(jìn)行研究，未見W 安全域方法對(duì)主動(dòng)配網(wǎng)安全域與天然氣網(wǎng)安全域禪合的安全特征進(jìn)行研究而對(duì)于對(duì)于與 輸電網(wǎng)安全域的交互方面，《Continuation power flow considering area net interchange constraint》考慮了輸電網(wǎng)區(qū)域間凈有功功率交互通過連續(xù)潮流算法對(duì)分區(qū) 網(wǎng)絡(luò)交互特征進(jìn)行研究，文獻(xiàn)《A Stochastic Optimal Power Flow Problem With Stability Constraints-Part I:Approximating the Stability Boundary》從極限誘導(dǎo) 分岔、化Pf分岔和熱穩(wěn)定極限所圍成的安全域進(jìn)行研究，尚未發(fā)現(xiàn)有考慮主動(dòng)配網(wǎng)與輸電 網(wǎng)禪合安全域求取的報(bào)道，運(yùn)在應(yīng)對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)框架下保證能源互聯(lián)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出 了新挑戰(zhàn)。
[0004] 綜上，構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)下AND與TS集成系統(tǒng)的隨機(jī)模糊連續(xù)潮流模型及算法來獲 得多能禪合集成系統(tǒng)靜態(tài)安全穩(wěn)定運(yùn)行的負(fù)荷承載能力，為禪合集成系統(tǒng)的安全域求取提 供基礎(chǔ)，具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引（一)擬解決的技術(shù)問題
[0006] 針對(duì)現(xiàn)有研究的不足，本發(fā)明"能源互聯(lián)下主動(dòng)配網(wǎng)與輸電網(wǎng)集成系統(tǒng)的隨機(jī)模 糊連續(xù)潮流建模及算法"，提出在能源互聯(lián)電力系統(tǒng)源荷側(cè)多重不確定現(xiàn)象，基于體系工程 理念(System Of Systems,SOS)，W多能禪合主動(dòng)配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線支路功率、電壓為 關(guān)聯(lián)特征，求取該集成系統(tǒng)的靜態(tài)安全穩(wěn)定有功裕度。
[0007] 技術(shù)方案:能源互聯(lián)下主動(dòng)配網(wǎng)與輸電網(wǎng)集成系統(tǒng)的隨機(jī)模糊連續(xù)潮流建模及算 法，該方法包括如下幾步：
[0008] 步驟1:建立主動(dòng)配電網(wǎng)中源、荷側(cè)隨機(jī)模糊時(shí)空序列模型；源側(cè)W主動(dòng)配電網(wǎng)中 分布式發(fā)電為研究對(duì)象，荷側(cè)WEH下層電/熱負(fù)荷為研究對(duì)象。
[0009] 步驟2:建立天然氣網(wǎng)與主動(dòng)配電網(wǎng)通過EH禪合的隨機(jī)模糊連續(xù)潮流模型及算法； 建立天然氣網(wǎng)連續(xù)潮流模型，對(duì)應(yīng)天然氣網(wǎng)與主動(dòng)配電網(wǎng)通過禪合系統(tǒng)依據(jù)EH能量轉(zhuǎn)換 方程進(jìn)行連續(xù)潮流建模，求取主動(dòng)配電網(wǎng)供給給的有功功率。
[0010] 步驟3:建立多能禪合主動(dòng)配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)集成系統(tǒng)的隨機(jī)模糊連續(xù)潮流模型及 算法;先通過隨機(jī)模糊潮流算得主動(dòng)配電網(wǎng)所有變壓器承載的有功負(fù)荷，再通過隨機(jī)模糊 潮流求得主動(dòng)配電網(wǎng)中所有負(fù)荷功率值，并求取主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)部總發(fā)出有功功率與總消耗 有功功率差額來決定主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行模式，最后來求取主動(dòng)配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)禪合的最大負(fù) 荷承載能力。
[0011] 有益效果:本發(fā)明為適應(yīng)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)，來獲取AND和TS集成系統(tǒng)靜態(tài)安全 穩(wěn)定運(yùn)行的負(fù)荷承載裕度，為多能禪合集成系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行作參考。
【附圖說明】
[0012] 圖1為能源互聯(lián)下主動(dòng)配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)集成系統(tǒng)圖；
[0013] 圖2為集成系統(tǒng)的隨機(jī)模糊連續(xù)潮流算法總流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案及附圖做進(jìn)一步描述。W下實(shí)施例僅用于說明本發(fā) 明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0015] 首先對(duì)模型中出現(xiàn)的主要指代、變量及下標(biāo)等進(jìn)行說明如下：
[0016] T 輸電網(wǎng)（TS);
[0017] D 主動(dòng)配網(wǎng)（ADN);
[0018] H 能源樞紐化H);
[0019] i TS節(jié)點(diǎn)編號(hào)；
[0020] j ADN內(nèi)部節(jié)點(diǎn)編號(hào)；
[0021] k 天然氣網(wǎng)節(jié)點(diǎn)編號(hào)；
[0022] Ot TS節(jié)點(diǎn)集合；
[0023] 巫T韋 TS中與火電機(jī)組的節(jié)點(diǎn)集合，。T-曰C。了 S
[0024] 巫T-tD T沖與傳統(tǒng)配網(wǎng)相連節(jié)點(diǎn)集合，口'三
[002引巫T-D T沖與AD卿目連節(jié)點(diǎn)集合，'史T-D C淑1';.
[0026] 巫d、Td ADN內(nèi)部節(jié)點(diǎn)集合；
[0027] Od-H ADN內(nèi)部與天然氣網(wǎng)相連節(jié)點(diǎn)，即邸節(jié)點(diǎn)集合；
[002引本發(fā)明包括W下步驟：
[0029] 1)建立主動(dòng)配電網(wǎng)中源、荷的隨機(jī)模糊時(shí)空序列模型
[0030] (1)主動(dòng)配電網(wǎng)中分布式風(fēng)電隨機(jī)模糊建模
[0031] 根據(jù)不同時(shí)間/不同地域的大量風(fēng)速歷史數(shù)據(jù)，考慮風(fēng)速季節(jié)和日變化特征，用單 峰威布爾分布來模擬多年同月多時(shí)段和多年同月同日風(fēng)速概率分布的形狀參數(shù)k和尺度參 數(shù)C，多次模擬得到多組k和C，對(duì)k和C分布的模糊特性進(jìn)行挖掘，從而得到風(fēng)速用隨機(jī)模糊 變量表示的方法，進(jìn)而可得到風(fēng)電出力大小，用隨機(jī)模糊變量馬來表示風(fēng)電出力值。
[0032] 怯化H下層負(fù)荷的隨機(jī)模糊建模
[0033] 通過歷史數(shù)據(jù)挖掘獲取EH下層負(fù)荷的隨機(jī)模糊時(shí)空序列模型。依據(jù)電/熱負(fù)荷的 歷史數(shù)據(jù)挖掘其服從的概率分布函數(shù)的系數(shù)，并多次擬合得到其概率分布函數(shù)擬合系數(shù)的 模糊特性，W此獲取電/熱負(fù)荷的隨機(jī)模糊時(shí)空序列模型。
[0034] 2)建立天然氣網(wǎng)與主動(dòng)配電網(wǎng)通過EH禪合的隨機(jī)模糊連續(xù)潮流模型及算法
[0035] (1)主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行點(diǎn)到安全距離的計(jì)算：
[0036] 任一安全邊界都是歐式空間的超平面，根據(jù)n維歐式空間中的點(diǎn)到超平面的距離 公式，可得到當(dāng)前工作點(diǎn)距離安全邊界Bi的安全距離化為：
[0038] 式中：扣為主變1的額定容量;Tl為主變1的負(fù)載率;Bi為安全域的第i個(gè)邊界;Ui為 聯(lián)絡(luò)單元，主變i為的聯(lián)絡(luò)中屯、。含n臺(tái)主變的配電網(wǎng)安全域所圍成的超平面，其由n個(gè)安全 邊界圍成。當(dāng)Di為正值時(shí)，工作點(diǎn)在安全邊界Bi內(nèi)；當(dāng)Di為負(fù)，工作點(diǎn)在安全邊界Bi之外。每 一個(gè)Di表示工作點(diǎn)距離安全邊界Bi的安全裕度。下面，我們將用化來度量主動(dòng)配電網(wǎng)的安全 域。
[0039] 間天然氣網(wǎng)與主動(dòng)配電網(wǎng)通過EH的禪合：
[0040] 在區(qū)域綜合能源系統(tǒng)中，電氣熱禪合是基于天然氣的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組實(shí)現(xiàn)的，其能 量轉(zhuǎn)換模型采用如下方程描述：
(2)
[004引上式中Le,s、Lh,S分別為通過與主動(dòng)配電網(wǎng)第S個(gè)節(jié)點(diǎn)相連的EH電、熱能源輸出； Pe,分別為通過與主動(dòng)配電網(wǎng)第S個(gè)節(jié)點(diǎn)相連的EH電、氣能源輸入，其中/V,表示輸入該 EH的天然氣與天然氣網(wǎng)節(jié)點(diǎn)j相連;C矩陣為輸入、輸出間關(guān)系的禪合矩陣，當(dāng)能量轉(zhuǎn)化效 率、調(diào)度系數(shù)為常數(shù)時(shí)，C為常數(shù)矩陣；當(dāng)要獲得不同轉(zhuǎn)化效率或者調(diào)度效率時(shí)，可W對(duì)C矩 陣進(jìn)行調(diào)整W協(xié)調(diào)天然氣網(wǎng)與主動(dòng)配電網(wǎng)的能量供給。Ae,s，Ah,S分別為負(fù)荷增長(zhǎng)因子;其中 M矩陣為C矩陣的逆，即M=(Ti。上劃波浪線"~"用來表示該參量是一個(gè)隨機(jī)模糊變量。
[0043] E哺勺穩(wěn)態(tài)能量平衡方程，把EH下層電負(fù)荷考慮成恒功率因數(shù)模型，可表述為： (3)
[004引式中，S P二;:表示所有與主動(dòng)配網(wǎng)S節(jié)點(diǎn)相連的電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)所消耗的電能。 j冷，
[0046]間天然氣網(wǎng)層安全裕度求取的連續(xù)潮流模型：
(4)
[0048]求解天然氣網(wǎng)靜態(tài)氣壓安全域，還要滿足如下不等式約束：
巧>
[+ 1 if Tt -TV 么 0-
[0050] 上式中：： e為管道效率，馬= ' '
[-1 '/>,-兀,'<0， +1,如果管道支晚;t氣流流入r節(jié)點(diǎn)， f+L 如果第A：個(gè)足氣機(jī)出口在/節(jié)點(diǎn)，
[0051 ] 4 = < -1，如果管道支晚t氣流流出巧點(diǎn)，的=< -1， 如果第M、皮氣機(jī)\口在巧點(diǎn)， 化如果管道支路A與/'節(jié)點(diǎn)無關(guān)聯(lián). 1〇， 其他. , 1 [+1,如果第A個(gè)庫氣機(jī)在第/個(gè)節(jié)點(diǎn)消耗燃?xì)猓?br>[0052]是t 二 1〇，其敝
[00閲其中：町、叫分別為節(jié)點(diǎn)i、j壓力(PSia);郵為標(biāo)準(zhǔn)壓力(PSia) ;To為標(biāo)準(zhǔn)溫度(DR); Za為天然氣平均壓縮因子;G為氣體比重(air=1.0，gas = 0.6);Dk為節(jié)點(diǎn)之間管道的內(nèi)徑 (inch);Lk為節(jié)點(diǎn)間管道長(zhǎng)度(