一种多能耦合系统的潮流计算方法、装置及设备 |
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申请号 | CN202311403168.2 | 申请日 | 2023-10-27 | 公开(公告)号 | CN117134418B | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
申请人 | 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司; | 发明人 | 任娇蓉; 翁格平; 方建迪; 叶晨; 卿华; 江昊; 江涵; 崔勤越; 谢楚; 龙正雄; 吴凯; 胡敬奎; 韩寅峰; 陆帅; | ||||
摘要 | 本 发明 提供一种多能耦合系统的潮流计算方法、装置及设备,涉及 能源 管理技术领域,所述方法包括:构建 天然气 网络模型、供热网络模型、电 力 网络模型和耦合设备模型;根据天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型,得到多能耦合系统的稳态模型;根据多能耦合系统的稳态模型,得到多能耦合系统的非线性代数方程;根据非线性代数方程和连续 牛 顿法,得到多能耦合系统的五阶 精度 解和四阶精度解;根据五阶精度解和四阶精度解,得到多能耦合系统的潮流。通过多模型参与计算提高了潮流计算精度,同时连续牛顿法改善了多能耦合系统的潮流计算的收敛性,提高了运算速度,为多能耦合系统规划、可靠性评估、运行调度等提供精准的参考。 | ||||||
权利要求 | 1.一种多能耦合系统的潮流计算方法,其特征在于,包括: |
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说明书全文 | 一种多能耦合系统的潮流计算方法、装置及设备技术领域背景技术[0002] 为应对日益严峻的气候问题,传统粗放低效的能源系统逐渐向高效清洁的方向转型。一般利用电、气、热等多种能源的耦合互补关系,通过能量联产、转换技术,实现多种能源系统的联合运行调控,以提高能源系统总体的经济性与运行效率。但同样地,由于异质能源间存在相互制约的物理机制,多能系统也呈现出区别于单一子系统的运行规律,进而使原本成熟的电/气/热独立系统的分析手段失效,因此,需要通过求解多能系统稳态模型方程,得到电压、功率、温度、压强等重要状态量的分布,潮流计算可为多能耦合系统安全运行、可靠性评估和运行调度等研究提供重要的参考凭据。 [0003] 在现有技术中,由于耦合能源的不同,导致多能耦合系统不能将每个耦合能源按照相同的标幺化模型进行类比,使多能耦合系统不能准确的计算潮流。例如,多能耦合系统涉及电、气、热等多种能源的耦合,但气热系统并不存在标幺化模型,因此难以类比电力系统以变量标幺值作为气热系统的各状态量初值,并且气热系统为有向网络,特别是在考虑非放射状系统的情况下,难以通过先验知识判断各管道内的气体等热媒的流向。 发明内容[0004] 本发明解决的技术问题是如何改善多能耦合系统潮流计算的效率与精度。 [0005] 本发明提供一种多能耦合系统的潮流计算方法,包括: [0007] 根据所述天然气网络模型、所述供热网络模型、所述电力网络模型和所述耦合设备模型,得到多能耦合系统的稳态模型; [0008] 根据所述多能耦合系统的所述稳态模型,得到所述多能耦合系统的非线性代数方程; [0009] 根据所述非线性代数方程和连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的五阶精度解和四阶精度解; [0010] 根据所述五阶精度解和所述四阶精度解,得到所述多能耦合系统的潮流。 [0011] 可选地,所述构建天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型,包括: [0013] 所述气流方程为: [0014] ; [0015] 其中, 为所述多能耦合系统的节点 与节点 之间的管道内的气体流量; 为管道系数; 为所述节点 的压强; 为所述节点 的压强; 为符号函数,所述符号函数满足 ; 为所述管道的长度; 为所述管道的直径; 为所述管道的摩擦系数; 为气体温度; 为气体压缩系数; 为天然气相对密度; [0016] 所述节点质量流量守恒方程为: [0017] ; [0018] 其中, 为节点 的注入气体质量流量, 为所述管道 的气体质量流量,为流入所述节点 的管道集合; [0019] 所述压缩机模型为: [0020] ; [0021] 其中, 为所述多能耦合系统的压缩机的压缩比, 为所述压缩机的高压侧的压强, 为所述压缩机的低压侧的压强。 [0022] 可选地,所述构建天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型,还包括: [0023] 根据水力模型和热力模型,得到所述供热网络模型; [0024] 所述热力模型包括管道温度传输方程、节点温度混合方程以及节点换热方程,所述水力模型包括节点质量流量连续方程和水头损失方程; [0025] 其中,所述管道温度传输方程为: [0026] ; [0028] 所述节点温度混合方程为: [0029] ; [0030] ; [0031] 其中, 为所述节点 的温度, 为所述管道 的质量流量, 为所述管道 的所述出口温度, 为所述管道 的所述入口温度, 为流入所述管道的节点 的管道集合, 为流出所述管道的节点 的管道集合; [0032] 所述节点换热方程为: [0033] ; [0034] 其中, 为所述节点产生/消耗的热功率, 为节点供水温度, 为节点回水温度; [0035] 所述节点质量流量连续方程为: [0036] ; [0037] 其中, 为节点 的注入质量流量, 为管道 的质量流量, 为流入所述节点 的管道集合; [0038] 所述水头损失方程为: [0039] ; [0040] 其中, 为所述管道的压降系数, 为所述管道 的质量流量, 为环路 中的所述管道集合。 [0041] 可选地,所述构建天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型,包括: [0042] 根据节点功率注入方程和节点电压方程,得到所述电力网络模型; [0043] 所述节点功率注入方程为: [0044] ; [0045] ; [0046] 其中, 为所述节点 的注入有功功率, 为所述节点 的注入无功功率, 为所述节点 的电压幅值, 为所述节点 的电压幅值, 为所述节点 和所述节点 之间的导纳的实部, 为所述节点 和 之间的导纳的虚部; 为为所述节点 和所述节点 之间的电压相角差; [0047] 所述节点电压方程为: [0048] ; [0049] ; [0051] 可选地,所述构建天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型,还包括: [0053] 所述燃机轮机模型为: [0054] ; [0056] 所述锅炉模型为: [0057] ; [0058] 其中, 为锅炉消耗的天燃气流量, 为所述锅炉输出的热功率, 为所述锅炉的功率转换效率, 为所述天然气的净热值; [0059] 所述热电联产机组模型为: [0060] ; [0061] 其中, 为热电联产机组消耗的天然气流量, 为天然气的净热值, 为所述热电联产机组输出的热功率, 为所述热电联产机组输出的电功率, 为所述热电联产机组的功率转换效率; [0062] 所述循环泵模型为: [0063] ; [0064] 其中, 为循环泵的消耗的电功率, 为所述循环泵的入口质量流量,为重力加速度, 为水头压力, 为循环泵效率。 [0065] 可选地,所述根据所述多能耦合系统的所述稳态模型,得到所述多能耦合系统的非线性代数方程,包括: [0066] 根据所述多能耦合系统的所述稳态模型,得到所述多能耦合系统的相关变量; [0067] 根据所述相关变量,得到所述非线性代数方程; [0068] 所述非线性代数方程为: ; [0069] 其中, , 为所述相关变量,所述相关变量包括所述多能耦合系统温度、流量、功率以及电压。 [0070] 可选地,所述根据所述非线性代数方程和连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的五阶精度解和四阶精度解,包括: [0071] 根据所述非线性代数方程,得到非线性函数; [0072] 所述非线性函数为: ; [0073] 根据所述非线性函数,通过所述连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的所述五阶精度解和所述四阶精度解; [0074] 其中,所述五阶精度解为: [0075] ; [0076] 其中, 为所述五阶精度解, 为中间变量, , 为系数, 为第 次迭代的解, 为迭代步长; [0077] 所述四阶精度解为: [0078] ; [0079] 其中, 为所述四阶精度解, 为第 次迭代的解, 为所述迭代步长,为系数, 为所述中间变量。 [0080] 可选地,所述根据所述五阶精度解和所述四阶精度解,得到所述多能耦合系统的潮流,包括: [0081] 根据所述五阶精度解与所述四阶精度解的差值,调整所述迭代步长; [0082] 通过所述迭代步长,得到所述多能耦合系统的所述潮流; [0083] 所述根据所述五阶精度解与所述四阶精度解的差值,调整所述迭代步长,包括: [0084] 对所述五阶精度解与所述四阶精度解的差值进行归一化处理,得到所述多能耦合系统的潮流计算误差表达式: [0085] ; [0086] 其中, 代表 范数, 为第 次迭代的解, 为迭代步长, 为所述五阶精度解与所述四阶精度解的差值; [0087] 当 小于预设第二误差限 时,则减小所述迭代步长,得到减小后的所述迭代步长; [0088] 所述减小后的所述迭代步长为: [0089] ; [0090] 其中, 为所述减小后的所述迭代步长, 为所述迭代步长的最小值,为所述迭代步长; [0091] 并重复根据所述非线性代数方程和连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的五阶精度解和四阶精度解; [0092] 当 大于所述预设第二误差限 时,则增大所述迭代步长,得到增大后的所述迭代步长; [0093] 所述增大后的所述迭代步长为: [0094] ; [0095] 其中, 为所述增大后的所述迭代步长, 为所述迭代步长; [0096] 当增大所述迭代步长的次数大于预设次数时,得到所述多能耦合系统的所述潮流。 [0097] 本发明还提供一种多能耦合系统的潮流计算装置,包括: [0098] 稳态模型构建模块,用于构建天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型;根据所述天然气网络模型、所述供热网络模型、所述电力网络模型和所述耦合设备模型,得到多能耦合系统的稳态模型; [0099] 潮流计算模块,用于根据所述多能耦合系统的所述稳态模型,得到所述多能耦合系统的非线性代数方程;根据所述非线性代数方程和连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的五阶精度解和四阶精度解;根据所述五阶精度解和所述四阶精度解,得到所述多能耦合系统的潮流。 [0101] 本发明的多能耦合系统的潮流计算方法、装置及设备,通过天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型构建稳态模型,基于稳态模型,利用连续牛顿法,计算多能耦合系统的潮流,实现了电、气、热等多种能源耦合的多能耦合系统的整体潮流解析,通过多模型参与计算克服了例如气热系统等不存在标幺化模型的能源系统,导致难以类比电力系统以变量标幺值作为各状态量初值,提高了潮流计算精度,同时连续牛顿法改善了多能耦合系统的潮流计算的收敛性,提高了运算速度,为多能耦合系统规划、可靠性评估、运行调度等提供精准的参考。附图说明 [0102] 图1为本发明一实施例中多能耦合系统的潮流计算方法的流程示意图; [0103] 图2为本发明又一实施例中多能耦合系统的潮流计算装置的结构示意图; [0104] 图3为本发明又一实施例中计算机设备的结构示意图。 具体实施方式[0105] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。 [0106] 结合图1所示,本发明提供一种多能耦合系统的潮流计算方法,包括: [0107] S1:构建天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型。 [0108] 具体地,再构建多能耦合系统的稳态模型前,由于多能耦合系统的稳态模型需要包括天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型,因此,需要优先对上述模型进行构建,便于根据多能耦合系统的多个能源系统进行潮流计算。 [0109] S2:根据所述天然气网络模型、所述供热网络模型、所述电力网络模型和所述耦合设备模型,得到多能耦合系统的稳态模型。 [0110] 具体地,天然气网络模型反映了天然气在管道网络中的流动和压力变化。天然气网络模型可以使用气流方程、节点质量流量守恒方程以及压缩机模型来表示。供热网络模型反映了热能在管道网络中的传输和供应情况,供热网络模型可以使用管道温度传输方程、节点温度混合方程以及节点换热方程来表示。电力网络模型反映了电能在电网中的传输和供应情况,电力网络模型可以使用节点功率注入方程以及节点电压方程来表示。耦合设备模型反映了多能耦合系统中的耦合设备(如热电联供装置等),耦合设备模型可以使用燃机轮机模型、锅炉模型、热电联产机组模型和循环泵模型来表示。综合上述模型,可以建立多能耦合系统的稳态模型。通过对各个子系统的方程进行联立和求解,可以得到多能耦合系统在稳态工作状态下各个参量的数学模型。 [0111] S3:根据所述多能耦合系统的所述稳态模型,得到所述多能耦合系统的非线性代数方程。 [0112] 具体地, 针对每个子系统,将其稳态方程化简为等式形式,将所有子系统中的等式联立起来。根据系统的耦合关系,将每个子系统的变量和方程相互联系,形成一个大的非线性方程。 [0113] S4:根据所述非线性代数方程和连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的五阶精度解和四阶精度解。 [0114] 具体地,连续牛顿法是一种迭代求解方法,每次迭代的结果逼近于方程的解,其中,迭代的次数和收敛性取决于具体问题的复杂程度和数值算法的有效性。因此,需要调整迭代的停止条件,即设置适当的迭代次数。 [0115] S5:根据所述五阶精度解和所述四阶精度解,得到所述多能耦合系统的潮流。 [0116] 具体地,使用五阶精度解的迭代方法,进行五次连续牛顿迭代,使用四阶精度解的迭代方法,进行四次连续牛顿迭代,通过上述步骤,得到多能耦合系统在五阶和四阶精度下的潮流分布情况。这些潮流数据可以用于进一步的系统分析、性能评估、安全性验证等方面的应用。 [0117] 本发明的多能耦合系统的潮流计算方法,通过天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型构建稳态模型,基于稳态模型,利用连续牛顿法,计算多能耦合系统的潮流,实现了电、气、热等多种能源耦合的多能耦合系统的整体潮流解析,通过多模型参与计算克服了例如气热系统等不存在标幺化模型的能源系统,导致难以类比电力系统以变量标幺值作为各状态量初值,提高了潮流计算精度,同时连续牛顿法改善了多能耦合系统的潮流计算的收敛性,提高了运算速度,为多能耦合系统规划、可靠性评估、运行调度等提供精准的参考。 [0118] 本发明实施例中,所述构建天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型,包括: [0119] 根据气流方程、节点质量流量守恒方程以及压缩机模型,得到所述天然气网络模型; [0120] 所述气流方程为: [0121] ; [0122] 其中, 为所述多能耦合系统的节点 与节点 之间的管道内的气体流量; 为管道系数; 为所述节点 的压强; 为所述节点 的压强; 为符号函数,所述符号函数满足 ; 为所述管道的长度; 为所述管道的直径; 为所述管道的摩擦系数; 为气体温度; 为气体压缩系数; 为天然气相对密度; [0123] 所述节点质量流量守恒方程为: [0124] ; [0125] 其中, 为节点 的注入气体质量流量, 为所述管道 的气体质量流量,为流入所述节点 的管道集合; [0126] 所述压缩机模型为: [0127] ; [0128] 其中, 为所述多能耦合系统的压缩机的压缩比, 为所述压缩机的高压侧的压强, 为所述压缩机的低压侧的压强。 [0129] 在本实施例中,需要通过气流方程确定管道内气体流量与管道两端节点压强间的关系,即: [0130] ; [0131] 其中, 为多能耦合系统的节点 与节点 之间的管道内的气体流量; 为管道系数; 为节点 的压强; 为节点 的压强; 为符号函数,符号函数满足; 为管道的长度; 为管道的直径; 为管道的摩擦系数; 为气体温度; 为气体压缩系数; 为天然气相对密度; [0132] 节点质量流量守恒方程为: [0133] ; [0134] 其中, 为节点 的注入气体质量流量, 为管道 的气体质量流量, 为流入节点 的管道集合; [0135] 为了补偿气体沿管道的压降以维持气体压强在合理的水平,使用压缩机对气体进行加压,其压缩机模型为: [0136] ; [0137] 其中, 为所述多能耦合系统的压缩机的压缩比, 为所述压缩机的高压侧的压强, 为所述压缩机的低压侧的压强; [0138] 若所述压缩机所在所述管道中的气体流量为 ,则所述压缩机消耗的能量为: [0139] ; [0140] 其中, 为所述压缩机的压缩系数, 为标准压强, 为标准温度, 为天然气比热,为气体压缩系数, 为所述压缩机的入口温度, 为所述压缩机的的压缩比; [0141] 若所述压缩机通过燃气轮机驱动,则所述压缩机消耗的气体流量 为: [0142] ; [0143] 其中, , , 为所述压缩机的损耗系数, 为所述压缩机消耗的能量。 [0144] 本发明的多能耦合系统的潮流计算方法,天然气网络模型通过气流方程、节点质量流量守恒方程以及压缩机模型来反映了天然气在管道网络中的流动和压力变化。 [0145] 本发明实施例中,所述构建天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型,还包括: [0146] 根据水力模型和热力模型,得到所述供热网络模型; [0147] 所述热力模型包括管道温度传输方程、节点温度混合方程以及节点换热方程,所述水力模型包括节点质量流量连续方程和水头损失方程; [0148] 其中,所述管道温度传输方程为: [0149] ; [0150] 其中, 为所述管道的入口温度, 为所述管道的出口温度, 为环境温度,为水的比热容, 为所述管道的质量流量,为所述管道的热阻系数,为管道长度; [0151] 所述节点温度混合方程为: [0152] ; [0153] ; [0154] 其中, 为所述节点 的温度, 为所述管道 的质量流量, 为所述管道 的所述出口温度, 为所述管道 的所述入口温度, 为流入所述管道的节点 的管道集合, 为流出所述管道的节点 的管道集合; [0155] 所述节点换热方程为: [0156] ; [0157] 其中, 为所述节点产生/消耗的热功率, 为节点供水温度, 为节点回水温度; [0158] 所述节点质量流量连续方程为: [0159] ; [0160] 其中, 为节点 的注入质量流量, 为管道 的质量流量, 为流入所述节点 的管道集合; [0161] 所述水头损失方程为: [0162] ; [0163] 其中, 为所述管道的压降系数, 为所述管道 的质量流量, 为环路 中的所述管道集合。 [0164] 在本实施例中,供热网络模型包括热力模型和水力模型,热力模型包括管道温度传输方程、节点温度混合方程和节点换热方程,水力模型包括节点质量流量连续方程、水头损失方程。 [0165] 其中,管道温度传输方程为: [0166] ; [0167] 其中, 为管道的入口温度, 为管道的出口温度, 为环境温度, 为水的比热容, 为管道的质量流量,为管道的热阻系数,为管道长度; [0168] 节点温度混合方程为: [0169] ; [0170] ; [0171] 其中, 为节点 的温度, 为管道 的质量流量, 为管道 的出口温度,为管道 的入口温度, 为流入管道的节点 的管道集合, 为流出管道的节点 的管道集合; [0172] 节点换热方程为: [0173] ; [0174] 其中, 为节点产生/消耗的热功率, 为节点供水温度, 为节点回水温度; [0175] 节点质量流量连续方程为: [0176] ; [0177] 其中, 为节点 的注入质量流量, 为管道 的质量流量, 为流入节点 的管道集合; [0178] 水头损失方程为: [0179] ; [0180] 其中, 为管道的压降系数, 为管道 的质量流量, 为环路 中的管道集合。 [0181] 本发明的多能耦合系统的潮流计算方法,供热网络模型通过使用管道温度传输方程、节点温度混合方程以及节点换热方程来反映热能在管道网络中的传输和供应情况。 [0182] 本发明实施例中,所述构建天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型,包括: [0183] 根据节点功率注入方程和节点电压方程,得到所述电力网络模型; [0184] 所述节点功率注入方程为: [0185] ; [0186] ; [0187] 其中, 为所述节点 的注入有功功率, 为所述节点 的注入无功功率, 为所述节点 的电压幅值, 为所述节点 的电压幅值, 为所述节点 和所述节点 之间的导纳的实部, 为所述节点 和 之间的导纳的虚部; 为为所述节点 和所述节点 之间的电压相角差; [0188] 所述节点电压方程为: [0189] ; [0190] ; [0191] 其中, 为所述节点 的电压幅值, 为所述电压幅值的给定值, 为平衡节点的电压相角, 为所述电压相角的给定值, 为电源电压与所述平衡节点 的集合。 [0192] 在本实施例中,电力网络模型包括节点功率注入方程和节点电压方程。 [0193] 其中,节点功率注入方程为: [0194] ; [0195] ; [0196] 其中, 为节点 的注入有功功率, 为节点 的注入无功功率, 为节点 的电压幅值, 为节点 的电压幅值, 为节点 和节点 之间的导纳的实部, 为节点 和 之间的导纳的虚部; 为为节点 和节点 之间的电压相角差; [0197] 节点电压方程为: [0198] ; [0199] ; [0200] 其中, 为节点 的电压幅值, 为电压幅值的给定值, 为平衡节点的电压相角, 为电压相角的给定值, 为电源电压与平衡节点的集合。 [0201] 本发明的多能耦合系统的潮流计算方法,电力网络模型通过使用节点功率注入方程以及节点电压方程来反映电能在电网中的传输和供应情况。 [0202] 本发明实施例中,所述构建天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型,还包括: [0203] 根据燃机轮机模型、锅炉模型、热电联产机组模型和循环泵模型,得到所述耦合设备模型; [0204] 所述燃机轮机模型为: [0205] ; [0206] 其中, 为所述燃气轮机消耗的天燃气流量, , 与 为所述燃气轮机的能耗系数, 为天然气的净热值, 为所述燃气轮机的输出电功率; [0207] 所述锅炉模型为: [0208] ; [0209] 其中, 为锅炉消耗的天燃气流量, 为所述锅炉输出的热功率, 为所述锅炉的功率转换效率, 为所述天然气的净热值; [0210] 所述热电联产机组模型为: [0211] ; [0212] 其中, 为热电联产机组消耗的天然气流量, 为天然气的净热值, 为所述热电联产机组输出的热功率, 为所述热电联产机组输出的电功率, 为所述热电联产机组的功率转换效率; [0213] 所述循环泵模型为: [0214] ; [0215] 其中, 为循环泵的消耗的电功率, 为所述循环泵的入口质量流量,为重力加速度, 为水头压力, 为循环泵效率。 [0216] 在本实施例中,耦合设备模型包括燃机轮机模型、锅炉模型、热电联产机组模型和循环泵模型。 [0217] 其中,燃机轮机模型为: [0218] ; [0219] 其中, 为燃气轮机消耗的天燃气流量, , 与 为燃气轮机的能耗系数, 为天然气的净热值, 为燃气轮机的输出电功率; [0220] 锅炉模型为: [0221] ; [0222] 其中, 为锅炉消耗的天燃气流量, 为锅炉输出的热功率, 为锅炉的功率转换效率, 为天然气的净热值; [0223] 热电联产机组模型为: [0224] ; [0225] 其中, 为热电联产机组消耗的天然气流量, 为天然气的净热值, 为热电联产机组输出的热功率, 为热电联产机组输出的电功率, 为热电联产机组的功率转换效率; [0226] 循环泵模型为: [0227] ; [0228] 其中, 为循环泵的消耗的电功率, 为循环泵的入口质量流量, 为重力加速度, 为水头压力, 为循环泵效率。 [0229] 本发明的多能耦合系统的潮流计算方法,耦合设备模型通过使用燃机轮机模型、锅炉模型、热电联产机组模型和循环泵模型来反映多能耦合系统中的耦合设备。 [0230] 本发明实施例中,所述根据所述多能耦合系统的所述稳态模型,得到所述多能耦合系统的非线性代数方程,包括: [0231] 根据所述多能耦合系统的所述稳态模型,得到所述多能耦合系统的相关变量; [0232] 根据所述相关变量,得到所述非线性代数方程; [0233] 所述非线性代数方程为: ; [0234] 其中, , 为所述相关变量,所述相关变量包括所述多能耦合系统温度、流量、功率以及电压。 [0235] 在本实施例中,非线性代数方程为: ; [0236] 其中, ,为相关变量,相关变量包括多能耦合系统温度、流量、功率以及电压,为 维空间向量,即 。 [0237] 本发明的多能耦合系统的潮流计算方法,通过非线性代数方程将其稳态方程化简为等式形式,将所有子系统中的等式联立起来。 [0238] 本发明实施例中,所述根据所述非线性代数方程和连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的五阶精度解和四阶精度解,包括: [0239] 根据所述非线性代数方程,得到非线性函数; [0240] 所述非线性函数为: ; [0241] 根据所述非线性函数,通过所述连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的所述五阶精度解和所述四阶精度解; [0242] 其中,所述五阶精度解为: [0243] ; [0244] 其中, 为所述五阶精度解, 为中间变量, , 为系数, 为第 次迭代的解, 为迭代步长; [0245] 所述四阶精度解为: [0246] ; [0247] 其中, 为所述四阶精度解, 为第 次迭代的解, 为所述迭代步长,为系数, 为所述中间变量。 [0248] 在本实施例中,所述根据所述非线性代数方程和连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的五阶精度解和四阶精度解,包括: [0249] 根据所述非线性代数方程,得到非线性函数; [0250] 所述非线性函数为: ; [0251] 根据所述非线性函数,通过所述连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的所述五阶精度解和所述四阶精度解; [0252] 其中,所述五阶精度解为: [0253] ; [0254] 其中, 为所述五阶精度解, 为中间变量, , 为系数, 为第 次迭代的解, 为迭代步长; [0255] 其中,系数 , 的一种建议取值如表1所示。 [0256] 表1 [0257] [0258] 所述四阶精度解为: [0259] ; [0260] 其中, 为所述四阶精度解, 为第 次迭代的解, 为所述迭代步长,为系数, 为所述中间变量; [0261] 其中,系数 的建议取值如表2所示。 [0262] 表2 [0263] [0264] 本发明的多能耦合系统的潮流计算方法,通过求解四阶精度解和五阶精度解,方便后续对误差的计算。 [0265] 本发明实施例中,所述根据所述五阶精度解和所述四阶精度解,得到所述多能耦合系统的潮流,包括: [0266] 根据所述五阶精度解与所述四阶精度解的差值,调整所述迭代步长; [0267] 通过所述迭代步长,得到所述多能耦合系统的所述潮流; [0268] 所述根据所述五阶精度解与所述四阶精度解的差值,调整所述迭代步长,包括: [0269] 对所述五阶精度解与所述四阶精度解的差值进行归一化处理,得到所述多能耦合系统的潮流计算误差表达式: [0270] ; [0271] 其中, 代表 范数, 为第 次迭代的解, 为迭代步长, 为所述五阶精度解与所述四阶精度解的差值; [0272] 当 小于预设第二误差限 时,则减小所述迭代步长,得到减小后的所述迭代步长; [0273] 所述减小后的所述迭代步长为: [0274] ; [0275] 其中, 为所述减小后的所述迭代步长, 为所述迭代步长的最小值,为所述迭代步长; [0276] 并重复根据所述非线性代数方程和连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的五阶精度解和四阶精度解; [0277] 当 大于所述预设第二误差限 时,则增大所述迭代步长,得到增大后的所述迭代步长; [0278] 所述增大后的所述迭代步长为: [0279] ; [0280] 其中, 为所述增大后的所述迭代步长, 为所述迭代步长; [0281] 当增大所述迭代步长的次数大于预设次数时,得到所述多能耦合系统的所述潮流。 [0282] 在本实施例中,连续牛顿法为: [0283] 步骤(1):给定变量初值 , , ; [0284] 步骤(2):判断 的 范数 是否满足 ,其中 为第一误差限,如果不满足 ,则执行步骤(3);如果满足 ,则计算 结束; [0285] 步骤(3):按照公式求解四阶精度解和五阶精度解,即: [0286] ; [0287] ; [0288] ; [0289] ; [0290] 步骤(4):判断 是否满足 ,如果不满足 ,则执行步骤(5);如果满足 ,则执行步骤(6); [0291] 步骤(5):减小迭代步长 ,并执行步骤(3)‑步骤(4); [0292] 步骤(6):增大迭代步长 ,同时更新 ; [0293] 步骤(7):判断 是否满足 ,如果不满足,则执行步骤(2);如果满足,则计算结束。 [0294] 本发明的多能耦合系统的潮流计算方法,通过连续牛顿进行迭代,改善了多能耦合系统的潮流计算的收敛性,提高了运算速度,为多能耦合系统规划、可靠性评估、运行调度等提供精准的参考。 [0295] 结合图2所示,本发明还提供一种多能耦合系统的潮流计算装置100,包括: [0296] 稳态模型构建模块110,用于构建天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型;根据所述天然气网络模型、所述供热网络模型、所述电力网络模型和所述耦合设备模型,得到多能耦合系统的稳态模型; [0297] 潮流计算模块120,用于根据所述多能耦合系统的所述稳态模型,得到所述多能耦合系统的非线性代数方程;根据所述非线性代数方程和连续牛顿法,得到所述多能耦合系统的五阶精度解和四阶精度解;根据所述五阶精度解和所述四阶精度解,得到所述多能耦合系统的潮流。 [0298] 本发明的多能耦合系统的潮流计算装置,通过天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型构建稳态模型,基于稳态模型,利用连续牛顿法,计算多能耦合系统的潮流,实现了电、气、热等多种能源耦合的多能耦合系统的整体潮流解析,通过多模型参与计算克服了例如气热系统等不存在标幺化模型的能源系统,导致难以类比电力系统以变量标幺值作为各状态量初值,提高了潮流计算精度,同时连续牛顿法改善了多能耦合系统的潮流计算的收敛性,提高了运算速度,为多能耦合系统规划、可靠性评估、运行调度等提供精准的参考。 [0299] 结合图3所示,本发明还提供一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述多能耦合系统的潮流计算方法。 [0300] 本发明的计算机设备,通过天然气网络模型、供热网络模型、电力网络模型和耦合设备模型构建稳态模型,基于稳态模型,利用连续牛顿法,计算多能耦合系统的潮流,实现了电、气、热等多种能源耦合的多能耦合系统的整体潮流解析,通过多模型参与计算克服了例如气热系统等不存在标幺化模型的能源系统,导致难以类比电力系统以变量标幺值作为各状态量初值,提高了潮流计算精度,同时连续牛顿法改善了多能耦合系统的潮流计算的收敛性,提高了运算速度,为多能耦合系统规划、可靠性评估、运行调度等提供精准的参考。 [0301] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink) DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。 [0302] 需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本发明的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |