【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电-气互联系统领域，具体涉及一种基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流计算方法。
技术介绍
1、电-气互联系统作为综合能源系统的重要组成部分，是实现多能互补，提高能源利用效率的有效技术手段之一。目前，针对电-气动态多能流计算的研究主要采用数值法和解析法。其中，数值法基于离散时间模型进行动态能流求解，求解复杂度较低，但该方法的求解效率、计算精度与离散化步长密切相关，难以有效兼顾效率与精度。解析法则可以在不对动态能流模型进行离散化处理的情况下，根据动态能流关于时间的常微分方程组，求解得到能流状态量关于时间的显式表达式，具有适用范围广、计算精度高、能够有效兼顾计算精度与计算效率等优点。然而，现有电-气互联系统动态能流计算方法均未计及源荷不确定因素的影响，难以全面模拟不确定性因素影响下的能流动态变化过程。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流计算方法，该方法可以全面模拟不确定性因素影响下的能流动态变化过程，适用范围广，保守度低，计算效率高。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流计算方法，包括：
3、基于仿射算术表征不确定因素，构建电-气仿射动态能流模型；
4、在此基础上，基于全纯嵌入思想对时域进行嵌入，重构仿射微分方程，将非线性仿射方程组求解问题转换为泰勒幂级数求解问题，进而通过获取状态量递推关系，递归求解得到仿射能流关于时域的显性
5、基于噪声元动态校正的多时段计算方法，通过在多时段计算中固定噪声元并进行动态校正，避免噪声元叠加，获取连续时间的仿射动态能流分布。
6、进一步地，构建电-气仿射动态能流模型，包括电力系统仿射潮流模型和天然气系统的仿射动态能流模型；构建电力系统仿射潮流模型的具体方法为：
7、基于仿射数学，将不确定量表示为中心值与一系列噪声元的线性组合：
8、
9、式中，符号“^”表示不确定仿射量；x0为仿射中心值；εi为仿射噪声元，表征不确定因素；xi为噪声元系数，表征不确定因素对不确定量的影响程度；n表示不确定因素个数；
10、对于电力系统，针对dg出力和负荷的不确定性，建立节点功率仿射模型：
11、
12、式中，为节点i注入仿射功率，和分别为节点i的仿射有功和无功功率；pi,0和qi,0分别为有功和无功功率的中心值；和分别为第j个有功和无功功率对应的噪声元，pij和qij为对应的噪声元系数，分别表示第j个不确定因素对节点i有功和无功功率的影响程度；ni表示不确定性因素个数；
13、建立节点电压仿射模型：
14、
15、式中，表示节点i的仿射电压；vi,0表示电压中心值；εj为第j个噪声元，vij为对应的噪声元系数，表示第j个不确定因素对第i个节点电压的影响程度；
16、基于节点功率仿射模型和节点电压仿射模型，电力系统仿射潮流模型表示为：
17、
18、式中，yik表示节点i、k之间的导纳；表示pv节点的电压值；表示平衡节点的电压值；n表示节点个数；pq、pv、ph分别代表节点类型为pq节点、pv节点与平衡节点；
19、构建天然气系统的仿射动态能流模型的具体方法为：
20、对于天然气管网，在环境温度固定且管道水平放置的条件下，由以下方程描述管道气体流动过程：
21、
22、
23、式中，式(5)为管道质量守恒方程，式(6)为管道动量平衡方程，和分别表示管道气体压力和流量的仿射形式，它们均为时间t和长度x的函数，d、a、λ、c分别表示管道直径、管道截面积、摩阻系数和天然气管道中的声速；
24、基于空间离散化思想，将长度为l的管道划分为n段，每一段的长度为ln＝l/n；第b段的入口和出口流量分别表示为和第b段的入口和出口压力分别表示为和其后将和分别对距离x积分，将式(5)和式(6)转化为常微分方程：
25、
26、
27、对于每个节点，进出该节点的管道流量应保持平衡；将t时刻i节点的天然气负荷和天然气供应分别表示为则节点流量平衡方程表示为：
28、
29、式中，和分别表示进出i节点的节点管道关联矩阵；
30、对于安装有压缩机的管道，在压缩机进出口设置两个虚拟节点，将原管道视作两个具有实际长度的管道b1、b2与一台压缩机，且两条管道的长度之和等于原管道的长度；在压缩比恒定模式下，压缩机两端的压强关系为：
31、
32、式中，为压缩机的压缩比；
33、当网络中存在多个气源时，会出现多个管道流入同一节点的情况，由于流入同一节点管道的出口压力相等，由式(7)得到：
34、
35、式中，管道b1与b2的末端节点为同一节点；
36、对于电-气耦合环节，燃气轮机以天然气作为输入能源，并通过天然气燃烧产生的高温气体做功推动涡轮旋转，进而推动发动机输出电能；燃气轮机耗气量和输出有功功率之间的数学表达式为：
37、
38、式中，ηgt为燃气轮机的效率，lhv为天然气热值；
39、压缩机的数学模型为：
40、
41、式中，为压缩机所需要的功率；为流经压缩机i的天然气流量；e为机械效率；η为绝热效率；γ为绝热指数；zs为压缩机进气状态下的压缩因子；ts为压缩机吸气温度常数；z0为标准大气压下的压缩因子；r为摩尔气体常数；为压缩机升压比。
42、进一步地，在电-气仿射动态能流模型基础上，构建基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流模型，包括基于全纯嵌入的电力系统仿射潮流模型和基于全纯嵌入的天然气系统的仿射动态能流模型；构建基于全纯嵌入的电力系统仿射潮流模型的具体方法为：
43、全纯函数z(s)可写成无穷级数形式：
44、
45、式中，z[n]为z(s)的第n阶泰勒展开幂级数系数；
46、对于电力系统，对于pq节点的潮流方程，转化为：
47、
48、式中，的泰勒展开式为关于s的无穷级数，且对s解析，
49、
50、对于pv节点的潮流方程，转化为：
51、
52、
53、式中，的泰勒展开式为关于s的无穷级数，且对s解析，
54、
55、对于平衡节点的潮流方程，转化为：
56、
57、综上，基于全纯嵌入的电力系统仿射潮流模型为：
58、
59、对于天然气系统的仿射动态能流模型，将未知的管道进出口流量、压力看作是以时间t为变量的全纯函数：
60、
61、式中，是全纯函数中tn项的系数；
62、对于天然气本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流计算方法，其特征在于，构建电-气仿射动态能流模型，包括电力系统仿射潮流模型和天然气系统的仿射动态能流模型；构建电力系统仿射潮流模型的具体方法为：
3.根据权利要求2所述的基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流计算方法，其特征在于，在电-气仿射动态能流模型基础上，构建基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流模型，包括基于全纯嵌入的电力系统仿射潮流模型和基于全纯嵌入的天然气系统的仿射动态能流模型；构建基于全纯嵌入的电力系统仿射潮流模型的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流计算方法，其特征在于，对于基于全纯嵌入的电力系统仿射潮流模型，在初始状态s＝0时，将式(21)转换为：
5.根据权利要求4所述的基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流计算方法，其特征在于，在多时段动态能流计算中，首先通过式(44)递归计算得到全纯函数解析表达式，进而代值求解获取每个时间
...【技术特征摘要】
1.一种基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流计算方法，其特征在于，构建电-气仿射动态能流模型，包括电力系统仿射潮流模型和天然气系统的仿射动态能流模型；构建电力系统仿射潮流模型的具体方法为：
3.根据权利要求2所述的基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流计算方法，其特征在于，在电-气仿射动态能流模型基础上，构建基于全纯嵌入的电-气互联系统仿射动态能流模型，包括基于全纯嵌入的电力系统仿射潮流模型和基于全纯嵌入的天然气系统的仿射动态能流模型；构建基于全纯嵌入的电力...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞雄，张河，邵振国，吴鸿斌，胡昆熹，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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