CN111291968B - 一种基于大数据的多能源系统运行稳定性计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据的多能源系统运行稳定性计算方法，属于多能源系统运行稳定性技术领域，该方法建立电热气联合优化调度模型，利用大数据分级激励函数,对多能源系统的分级状态进行评估,并将多种计算量进行元系数统一，不仅缩小测量时间间距来提高计算精度，还使得计算过程简易化，达到判断分级属性算子可靠性的目的,完成大数据技术支持下的多能源系统稳定性计算。实现多种形式能源协调运行、提高能源使用效率。

Description

一种基于大数据的多能源系统运行稳定性计算方法

技术领域

本发明涉及多能源系统运行稳定性技术领域，尤其涉及一种基于大数据的多能源系统运行稳定性计算方法。

背景技术

随着科学技术手段的进步，用户对能耗的需求量呈现逐年递增的变化趋势，传统技术处理手段不能避免能耗资源过量提取事件的发生，且严重的再生能量次序紊乱问题，对系统自身的运行稳定性造成极大影响，所以计算多能源系统运行稳定性变得尤为重要。负荷频率控制技术是实现稳定性计算最常用方法之一。负荷频率控制的信息传输是通过开放式通信网络实现的，在对能源系统全局监测控制时，测量和控制信号在传输和处理过程中会出现数据丢包等延时现象，这种时滞现象，在远距离传输时尤为明显。这种现象使得计算结果误差较大，难以预测。将大数据与多能源协调运行时的稳定性问题相结合，则会显著提升所计算稳定性的精确度，本发明将多能源系统运行计算稳定性的方法建立在传统企业数据。机器和传感器数据，智能仪表，工业设备传感器，设备日志等大数据的基础之上。基于大数据的多能源系统稳定性计算方法，利用大数据分级激励函数,对多能源系统的分级状态进行评估,将多种计算量进行元系数统一，使得计算过程简易化，达到判断分级属性算子可靠性的目的,完成大数据技术支持下的多能源系统稳定性计算。实现多种形式能源协调运行、提高能源使用效率。运用大数据以达成低成本创造高价值的目的。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于大数据的多能源系统运行稳定性计算方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于大数据的多能源系统运行稳定性计算方法，其流程如图1所示，包括如下步骤：

步骤1：基于大数据信息技术、采集多能源系统相关参数；

步骤1.1：采集多能源系统中电力系统相关参数数据：P_ni、Q_ni、U_ni、G_nij、B_nij、θ_nij；

其中，P_ni和Q_ni分别为第n个多能源系统中电力系统注入有功、无功功率；i和j为节点编号；U_ni为第n个多能源系统中电力系统节点i的电压幅值；G_nij和B_nij分别第n个多能源系统中电力系统支路ij的电导、电纳；θ_nij为第n个多能源系统中电力系统节点i，j的电压相角差；

步骤1.2：采集热力系统相关参数数据：H_ns、

T_n·start、T_n·end、T_n0、λ_nP、C_nP、m_n·out、T_n·out、m_n·in、T_n·in、m_nh、

其中，H_ns，

分别为第n个多能源系统中热力系统热源或热负荷处提供的热功率、供水温度、回水温度；T_n·start、T_n·end、T_n0分别为第n个多能源系统中热力系统管道的首端温度、终端温度、环境温度；λ_nP和C_nP分别为第n个多能源系统中热力系统管道单位长度的传热因子、热工质的比热容；m_n·out和T_n·out分别为第n个多能源系统中热力系统流出流量、温度；m_n·in和T_n·in分别为第n个多能源系统中热力系统管道混合处节点的流进流量、温度；m_nh为第n个多能源系统中热力系统管道质量流量；

为第n个多能源系统中热力系统传输节点为i时的管道长度；

步骤1.3：采集天然气系统相关参数数据：m_ng、k_ng、δ_nij、Π_ni、Π_nj；

其中，m_ng为第n个多能源系统中天然气系统管道中的天然气流量；k_ng为第n个多能源系统中天然气系统与管道长度、管道直径、管道摩擦系数、标准状况下的温度及压力、天然气的相对密度、空气常数等有关的特征常数；δ_nij为第n个多能源系统中天然气系统i，j节点间的压力系数，Π_i和Π_j分别为第n个多能源系统中天然气系统节点i，j的压力。

步骤2：根据采集的多能源系统相关参数，建立多能源系统稳定调节能力系数方程；

步骤2.1：建立电力系统稳定调节能力系数方程：

其中，y_1n为第n个多能源系统中电力系统稳定调节能力系数，f代表稳定性调节能力核心运算参量,r代表大数据支持参量，e代表标准幂次项常数；上式表示第n个多能源系统中电力系统的稳定调节能力由所有多能源系统共同决定；

步骤2.2：建立热力系统稳定调节能力系数方程：

其中，y_2n为热力系统稳定调节能力系数；上式表示第n个多能源系统中热力系统的稳定调节能力由所有多能源系统共同决定；

步骤2.3：建立天然气系统稳定调节能力系数方程：

其中，y_3n为天然气系统稳定调节能力系数；上式表示第n个多能源系统中天然气系统的稳定调节能力由所有多能源系统共同决定。

步骤3：依据电气热稳定调节能力系数方程，建立大数据稳定性模型对多能源系统稳定性状态进行评估。

多能源系统的稳定性状态评估利用多能源系统相互的影响参数，为稳定性计算提供依附条件。在多能源系统保持定向、稳定能耗输出的情况下，大数据参数条件会对整体多能源系统稳定性产生影响，规定该影响参数为k。

步骤3.1：对数据采集误差参数进行平均求取计算，如下所示：

其中，

代表多能源系统运行数据采集时的误差参数，t数据传输时间，c代表单一传输算子，d代表组件能耗参数；

步骤3.2：计算多能源系统的初步分级状态稳定评估结果，如下：

其中，g代表多能源系统调用指标，l代表溢出参数，R_j为多能源系统联合初步稳定性评估结果，k为在多能源系统保持定向、稳定能耗输出的情况下，大数据参数条件会对整体多能源系统稳定性产生影响的影响参数；

步骤3.3：通过数据耦合可得最终稳定性评估结果为：

其中，R为最终多能源系统稳定性评估结果。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明提供的稳定性评估算法，可以将多能源系统中大量的参数进而转化为统一的元系数，使得在大数据加持下简便运算过程，且通过多个已知元系数，通过缩小测量时间间距来提高计算精度的目的。把复杂的大数据计算过程进行简化，不仅可以提升计算精度，还可缩短计算时间，减少资源投入，降低多能源系统运行成本。基于大数据技术多能源系统运行稳定性计算方法，以确立分级激励函数、评估分级状态参数等步骤作为搭建基础环节，并在此基础上，不断完善相关参数细化结构，使得计算方法得到有效应用。从实用性方面来看，这种新型的多能源系统稳定性计算方法，可以有效解决传统稳定性计算方法存在的问题，使能耗资源得到良性提取，具备较强的实际应用价值。

附图说明

图1为本发明一种基于大数据的多能源系统运行稳定性计算方法的流程图；

图2为本发明实施例中多能源系统稳定性区间示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本实施例的方法如下所述。

步骤1：基于电力系统、热力系统和天然气系统，基于大数据信息技术、采集多能源系统相关参数。

步骤1.1：采集多能源系统中电力系统相关参数数据：P_ni、Q_ni、U_ni、G_nij、B_nij、θ_nij。

其中，P_ni和Q_ni分别为第n个多能源系统中电力系统注入有功、无功功率；i和j为节点编号；U_ni为第n个多能源系统中电力系统节点i的电压幅值；G_nij和B_nij分别第n个多能源系统中电力系统支路ij的电导、电纳；θ_nij为第n个多能源系统中电力系统节点i，j的电压相角差；

步骤1.2：采集热力系统相关参数数据：H_ns、

T_n·start、T_n·end、T_n0、λ_nP、C_nP、m_n·out、T_n·out、m_n·in、T_n·in、m_nh、

其中，H_ns，

分别为第n个多能源系统中热力系统热源或热负荷处提供的热功率、供水温度、回水温度；T_n·start、T_n·end、T_n0分别为第n个多能源系统中热力系统管道的首端温度、终端温度、环境温度；λ_nP和C_nP分别为第n个多能源系统中热力系统管道单位长度的传热因子、热工质的比热容；m_n·out和T_n·out分别为第n个多能源系统中热力系统流出流量、温度；m_n·in和T_n·in分别为第n个多能源系统中热力系统管道混合处节点的流进流量、温度；m_nh为第n个多能源系统中热力系统管道质量流量；

为第n个多能源系统中热力系统传输节点为i时的管道长度；

步骤1.3：采集天然气系统相关参数数据：m_ng、k_ng、δ_nij、∏_ni、Π_nj；

其中，m_ng为第n个多能源系统中天然气系统管道中的天然气流量；k_ng为第n个多能源系统中天然气系统与管道长度、管道直径、管道摩擦系数、标准状况下的温度及压力、天然气的相对密度、空气常数等有关的特征常数；δ_nij为第n个多能源系统中天然气系统i，j节点间的压力系数，Π_i和Π_j分别为第n个多能源系统中天然气系统节点i，j的压力。

步骤2：根据采集的多能源系统相关参数，建立多能源系统稳定调节能力系数方程；

步骤2.1：建立电力系统稳定调节能力系数方程：

步骤2.2：建立热力系统稳定调节能力系数方程：

步骤2.3：建立天然气系统稳定调节能力系数方程：

本实施例设置电力系统稳定调节能力系数方程的参数如表1所示；

表1电力系统稳定调节能力系数方程的参数设置表

计算得到的电力系统稳定调节能力系数结果如下：

设置热力系统稳定调节能力系数方程的参数如表2所示；

表2热力系统稳定调节能力系数方程的参数设置表

计算得到的热力系统稳定调节能力系数结果如下：

设置天然气系统稳定调节能力系数方程的参数如表3所示；

表3天然气系统稳定调节能力系数方程的参数设置表

计算得到的天然气系统稳定调节能力系数结果如下：

其中，其中，y₁₁，y₁₂，y₁₃,y₂₁，y₂₂，y₂₃,y₃₁，y₃₂，y₃₃分别表示不同数据采集组的电热气系统稳定性调节能力参数。

步骤3：依据电气热稳定调节能力系数方程，建立大数据稳定性模型对多能源系统稳定性状态进行评估。

步骤3.1：对数据采集误差参数进行平均求取计算，如下所示：

其中，

代表多能源系统运行数据采集时的误差参数，t数据传输时间，c代表单一传输算子，d代表组件能耗参数；

步骤3.2：计算多能源系统的初步分级状态稳定评估结果，如下：

其中，g代表多能源系统调用指标，l代表溢出参数，R_j为多能源系统联合初步稳定性评估结果，k为在多能源系统保持定向、稳定能耗输出的情况下，大数据参数条件会对整体多能源系统稳定性产生影响的影响参数；

步骤3.3：通过数据耦合可得最终稳定性评估结果为：

其中，R为最终多能源系统稳定性评估结果。

本实施例设置稳定性评估参数如表4所示；

表4稳定性评估参数设置表

计算得到误差参量平均值如下：

y₁₁，y₁₂，y₁₃,y₂₁，y₂₂，y₂₃,y₃₁，y₃₂，y₃₃根据相应稳定调节能力系数大小为:

y₁₁＝0.562y₁₂＝0.928y₁₃＝1.304y₂₁＝0.453y₂₂＝0.872

y₂₃＝1.032y₃₁＝0.746y₃₂＝0.932y₃₃＝1.346

通过公式

可得稳定性状态评估结果为：R_j1＝0.302，R_j2＝1.03；R_j3＝1.33

通过数据耦合可得稳定性评估：

可得R＝0.587；R＝0.762；R＝1.238

故多能源系统稳定性评估值在区间0.302～1.33内，如图2所示，即在区间内能源系统运行保持稳定状态。

Claims (1)

1.一种基于大数据的多能源系统运行稳定性计算方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：基于大数据信息技术、采集多能源系统相关参数；

步骤2：根据采集的多能源系统相关参数，建立多能源系统稳定调节能力系数方程；

步骤3：依据电气热稳定调节能力系数方程，建立大数据稳定性模型对多能源系统稳定性状态进行评估；

所述步骤1的过程如下：

步骤1.1：采集多能源系统中电力系统相关参数数据：P_ni、Q_ni、U_ni、G_nij、B_nij、θ_nij；

其中，P_ni和Q_ni分别为第n个多能源系统中电力系统注入有功、无功功率；i和j为节点编号；U_ni为第n个多能源系统中电力系统节点i的电压幅值；G_nij和B_nij分别第n个多能源系统中电力系统支路ij的电导、电纳；θ_nij为第n个多能源系统中电力系统节点i，j的电压相角差；

步骤1.2：采集热力系统相关参数数据：H_ns、

T_n·start、T_n·end、T_n0、λ_nP、C_nP、m_n·out、T_n·out、m_n·in、T_n·in、m_nh、

其中，H_ns，

分别为第n个多能源系统中热力系统热源或热负荷处提供的热功率、供水温度、回水温度；T_n·start、T_n·end、T_n0分别为第n个多能源系统中热力系统管道的首端温度、终端温度、环境温度；λ_nP和C_nP分别为第n个多能源系统中热力系统管道单位长度的传热因子、热工质的比热容；m_n·out和T_n·out分别为第n个多能源系统中热力系统流出流量、温度；m_n·in和T_n·in分别为第n个多能源系统中热力系统管道混合处节点的流进流量、温度；m_nh为第n个多能源系统中热力系统管道质量流量；

为第n个多能源系统中热力系统传输节点为i时的管道长度；

步骤1.3：采集天然气系统相关参数数据：m_ng、k_ng、δ_nij、∏_ni、∏_nj；

其中，m_ng为第n个多能源系统中天然气系统管道中的天然气流量；k_ng为第n个多能源系统中天然气系统与管道长度、管道直径、管道摩擦系数、标准状况下的温度及压力、天然气的相对密度、空气常数有关的特征常数；δ_nij为第n个多能源系统中天然气系统i，j节点间的压力系数，∏_ni和∏_nj分别为第n个多能源系统中天然气系统节点i，j的压力；

所述步骤2的过程如下：

步骤2.1：建立电力系统稳定调节能力系数方程：

其中，y_1n为第n个多能源系统中电力系统稳定调节能力系数，f代表稳定性调节能力核心运算参量,r代表大数据支持参量，e代表标准幂次项常数；上式表示第n个多能源系统中电力系统的稳定调节能力由所有多能源系统共同决定；

步骤2.2：建立热力系统稳定调节能力系数方程：

其中，y_2n为热力系统稳定调节能力系数；上式表示第n个多能源系统中热力系统的稳定调节能力由所有多能源系统共同决定；

步骤2.3：建立天然气系统稳定调节能力系数方程：

其中，y_3n为天然气系统稳定调节能力系数；上式表示第n个多能源系统中天然气系统的稳定调节能力由所有多能源系统共同决定；

所述步骤3的过程如下：

步骤3.1：对数据采集误差参数进行平均求取计算，如下所示：

其中，

代表多能源系统运行数据采集时的误差参数，t数据传输时间，c代表单一传输算子，d代表组件能耗参数；

步骤3.2：计算多能源系统的初步分级状态稳定评估结果，如下：

其中，g代表多能源系统调用指标，l代表溢出参数，R_j为多能源系统联合初步稳定性评估结果，k为在多能源系统保持定向、稳定能耗输出的情况下，大数据参数条件会对整体多能源系统稳定性产生影响的影响参数；

步骤3.3：通过数据耦合可得最终稳定性评估结果为：

其中，R为最终多能源系统稳定性评估结果。

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