CN111541249A - 一种多能源配电网供电能力评估方法、装置及设备 - Google Patents

一种多能源配电网供电能力评估方法、装置及设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种多能源配电网供电能力评估方法、装置及设备，其中方法包括：获取待分析的多能源配电网的网络参数；基于网络参数，计算电力网络和天然气网络均无故障时，多能源配电网对应的第一供电能力；基于网络参数，计算电力网络存在故障或天然气网络存在故障时，多能源配电网对应的第二供电能力；基于网络参数，计算电力网络和天然气网络均存在故障时，多能源配电网对应的第三供电能力；基于第一公式，根据第一供电能力、第二供电能力和第三供电能力，计算多能源配电网的综合供电能力，解决了现有配电网的供电能力评估时，局限于电能一种能量元素，不考虑电力网络与天然气网络的耦合关系，无法准确评估多能源配电网的供电能力的技术问题。

Description

一种多能源配电网供电能力评估方法、装置及设备
技术领域
本申请涉及配电网分析技术领域，尤其涉及一种多能源配电网供电能力评估方法、装置及设备。
背景技术
在配电网中，作为兼顾系统经济性与可靠性的综合指标，供电能力是电网运行与规划的重要参考。因此，对配电网进行供电能力的评估一直是有关人员的研究热点。
随着综合能源的快速发展，配电网已逐渐由单一的电力供应转变为电力-天然气耦合的多能源综合供应。天然气网络可快速通过微型燃气轮机向配电网提供电能，增加供电能力。而当天然气供应不足时，配电网可通过电转气装置向天然气网络提供天然气，降低了供电能力。
现有对于配电网的供电能力评估方法包括：容载比法、最大负荷倍数法、最大供电能力评估法等。然而上述的评估方法局限于电能一种能量元素，不考虑电力网络与天然气网络的耦合关系，无法准确评估多能源配电网的供电能力。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种多能源配电网供电能力评估方法、装置及设备，解决了现有配电网的供电能力评估时，局限于电能一种能量元素，不考虑电力网络与天然气网络的耦合关系，无法准确评估多能源配电网的供电能力的技术问题。
本申请第一方面提供了一种多能源配电网供电能力评估方法，包括：
获取待分析的多能源配电网的网络参数，其中，所述网络参数包括：电力网络的第一网络参数和天然气网络的第二网络参数；
基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均无故障时，所述多能源配电网对应的第一供电能力；
基于所述网络参数，计算所述电力网络存在故障或所述天然气网络存在故障时，所述多能源配电网对应的第二供电能力；
基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均存在故障时，所述多能源配电网对应的第三供电能力；
基于第一公式，根据所述第一供电能力、所述第二供电能力和所述第三供电能力，计算所述多能源配电网的综合供电能力，其中，所述第一公式为：
TC＝α0TC0+α1TC1+α2TC2；
式中，TC为综合供电能力，TC0为第一供电能力，TC1为第二供电能力，TC2为第三供电能力，α0、α1和α2分别为供电能力系数。
优选地，所述第一网络参数包括：所述电力网络的第一结构参数和电力潮流约束，且所述第一结构参数包括：电力网络拓扑、支路阻抗和负荷大小；
所述第二网络参数包括：所述天然气网络的第二结构参数和天然气潮流约束，且所述第二结构参数包括：天然气网络拓扑、管道编号和始末节点。
优选地，所述基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均无故障时，所述多能源配电网对应的第一供电能力包括：
步骤一、在所述电力网络和所述天然气网络均无故障时，设置所述天然气网络的天然气负荷和所述电力网络的电力负荷；
步骤二、基于潮流计算公式，根据所述第一结构参数和所述第二结构参数，计算所述电力网络的第一电力潮流和所述天然气网络的第一天然气潮流；
步骤三、判断所述第一电力潮流是否满足所述电力潮流约束、所述第一天然气潮流是否满足所述天然气潮流约束；
步骤四、若步骤三中的判断均满足，根据第一供电能力计算公式，计算所述多能源配电网的第一供电能力；
步骤五、若步骤三中的判断至少有一个不满足，调整所述天然气负荷和所述电力负荷后，返回步骤二，重新计算调整后的所述第一电力潮流和所述第一天然气潮流，直至步骤三中的判断均满足。
优选地，所述第一供电能力计算公式包括：
Figure BDA0002534954270000021
式中，LHV为天然气热力值，Le(nke+1)为电力负荷，Lg(nkg+1)为天然气负荷，Le为基础电力负荷，Lg为天然气基础负荷，ke为电力负荷增长系数，kg为天然气负荷增长系数，n为增长倍数。
优选地，所述基于所述网络参数，计算所述电力网络存在故障或所述天然气网络存在故障时，所述多能源配电网对应的第二供电能力包括：
步骤一、在所述电力网络或所述天然气网络中选取一个元件作为故障元件，并设置所述故障元件对应的所述多能源配电网的场景为第一场景；
步骤二、设置所述第一场景中所述天然气网络的天然气负荷和所述电力网络的电力负荷；
步骤三、基于潮流计算公式，根据所述第一结构参数和所述第二结构参数，计算所述电力网络的第二电力潮流和所述天然气网络的第二天然气潮流；
步骤四、判断所述第二电力潮流是否满足所述电力潮流约束、所述第二天然气潮流是否满足所述天然气潮流约束；
步骤五、若步骤四中的判断均满足，根据第二公式，计算所述第一场景的场景供电能力；
步骤六、若步骤四中的判断至少有一个不满足，调整所述天然气负荷和所述电力负荷后，返回步骤三，重新计算调整后所述第一场景的所述第二电力潮流和所述第二天然气潮流，直至步骤四中的判断均满足；
步骤七、判断所述电力网络和所述天然气网络中的所有元件是否均被选取，若是，则执行步骤八，若否，则在未选取的元件中选取一个元件作为新的故障元件，并设置所述新的故障元件对应的场景为第二场景后，返回步骤二，计算所述第二场景的场景供电能力；
步骤八、基于第二供电能力计算公式，根据所有所述场景供电能力，计算所述多能源配电网对应的第二供电能力。
优选地，第二供电能力计算公式包括：
TC1＝min{TC1(1)，TC1(i)…TC1(p+q)}；
式中，TC1(i)为第i场景的场景供电能力，p为电力网络中的元件个数，q为天然气网络中的元件个数。
优选地，所述基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均存在故障时，所述多能源配电网对应的第三供电能力包括：
步骤一、设置所述电力网络的N个故障场景，其中，一个所述故障场景中，电力网络的元件i故障且所述天然气网络中的元件j故障，N＝p*q，p为电力网络中的元件个数，q为天然气网络中的元件个数；
步骤二，在N个故障场景中选取一个故障场景作为待分析故障场景；
步骤三、设置所述待分析故障场景中所述天然气网络的天然气负荷和所述电力网络的电力负荷；
步骤四、基于潮流计算公式，根据所述第一结构参数和所述第三结构参数，计算所述电力网络的第三电力潮流和所述天然气网络的第三天然气潮流；
步骤五、判断所述第三电力潮流是否满足所述电力潮流约束、所述第三天然气潮流是否满足所述天然气潮流约束；
步骤六、若步骤五中的判断均满足，根据第三公式，计算所述待分析故障场景的场景供电能力；
步骤七、若步骤五中的判断至少有一个不满足，调整所述天然气负荷和所述电力负荷后，返回步骤四，重新计算调整后所述待分析故障场景的所述第三电力潮流和所述第三天然气潮流，直至步骤五中的判断均满足；
步骤八、判断是否遍历N个故障场景中的所有故障场景，若是，则执行步骤九，若否，则在未遍历的故障场景中选取一个故障场景作为新的待分析故障场景后，返回步骤三，计算所述新的待分析故障场景的场景供电能力；
步骤九、基于第三供电能力计算公式，根据所有所述场景供电能力，计算所述多能源配电网对应的第三供电能力。
优选地，所述第三供电能力计算公式包括：
TC2＝min{TC2(1,1)，…TC2(i,j)…TC2(p,q)}；
式中，TC2(i,j)为故障场景(i,j)的场景供电能力。
本申请第二方面提供了一种多能源配电网供电能力评估装置，包括：
获取单元，用于获取待分析的多能源配电网的网络参数，其中，所述网络参数包括：电力网络的第一网络参数和天然气网络的第二网络参数；
第一计算单元，用于基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均无故障时，所述多能源配电网对应的第一供电能力；
第二计算单元，用于基于所述网络参数，计算所述电力网络存在故障或所述天然气网络存在故障时，所述多能源配电网对应的第二供电能力；
第三计算单元，用于基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均存在故障时，所述多能源配电网对应的第三供电能力；
第四计算单元，用于基于第一公式，根据所述第一供电能力、所述第二供电能力和所述第三供电能力，计算所述多能源配电网的综合供电能力，其中，所述第一公式为：
TC＝α0TC0+α1TC1+α2TC2；
式中，TC为综合供电能力，TC0为第一供电能力，TC1为第二供电能力，TC2为第三供电能力，α0、α1和α2分别为供电能力系数。
本申请第三方面提供了一种多能源配电网供电能力评估设备，所述设备包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面所述的多能源配电网供电能力评估方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供了一种多能源配电网供电能力评估方法，包括：获取待分析的多能源配电网的网络参数，其中，网络参数包括：电力网络的第一网络参数和天然气网络的第二网络参数；基于网络参数，计算电力网络和天然气网络均无故障时，多能源配电网对应的第一供电能力；基于网络参数，计算电力网络存在故障或天然气网络存在故障时，多能源配电网对应的第二供电能力；基于网络参数，计算电力网络和天然气网络均存在故障时，多能源配电网对应的第三供电能力；基于第一公式，根据第一供电能力、第二供电能力和第三供电能力，计算多能源配电网的综合供电能力。
本申请中，在进行多能源配电网的供电能力评估时，同时获取电力网络的第一网络参数和天然气网络的第二网络参数，接着分别计算电力网络和天然气网络均无故障、计算电力网络存在故障或天然气网络存在故障、计算电力网络和天然气网络均存在故障时多能源配电网各自对应的第一供电能力，第二供电能力和第三供电能力，最后根据第一供电能力、第二供电能力和第三供电能力，计算多能源配电网的综合供电能力，本申请中在计算多能源配电网供电能力的过程中，综合考虑了天然气网络和电力网络，且考虑了二者耦合作用，可以综合评判多能源配电网的供电能力，从而解决了现有配电网的供电能力评估时，局限于电能一种能量元素，不考虑电力网络与天然气网络的耦合关系，无法准确评估多能源配电网的供电能力的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请实施例中一种多能源配电网供电能力评估方法的第一实施例的流程示意图；
图2为本申请实施例中一种多能源配电网供电能力评估方法的第二实施例的流程示意图；
图3为本申请实施例中一种多能源配电网供电能力评估方法的第三实施例的流程示意图；
图4为本申请实施例中一种多能源配电网供电能力评估方法的第四实施例的流程示意图；
图5为本申请实施例中一种多能源配电网供电能力评估方法的流程说明的流程示意图；
图6为本申请实施例中一种多能源配电网供电能力评估装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种多能源配电网供电能力评估方法、装置及设备，解决了现有配电网的供电能力评估时，局限于电能一种能量元素，不考虑电力网络与天然气网络的耦合关系，无法准确评估多能源配电网的供电能力的技术问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请第一方面提供了一种多能源配电网供电能力评估方法。
请参阅图1，本申请实施例中一种多能源配电网供电能力评估方法的第一实施例的流程示意图，包括：
步骤101、获取待分析的多能源配电网的网络参数，其中，网络参数包括：电力网络的第一网络参数和天然气网络的第二网络参数。
本实施例中，在对多能源配电网进行综合供电能力评估时，兼顾了电力网络和天然气网络，因此，在获取多能源配电网的网络参数时，获取电力网络对应的第一网络参数和天然气网络对应的第二网络参数。
可以理解的是，本实施例中的第一网络参数和第二网络参数本领域技术人员可以根据后续的供电能力的计算具体设置，本实施例中设置第一网络参数包括：电力网络的第一结构参数和电力潮流约束，且第一结构参数包括：电力网络拓扑、支路阻抗和负荷大小；第二网络参数包括：天然气网络的第二结构参数和天然气潮流约束，且第二结构参数包括：天然气网络拓扑、管道编号和始末节点。
根据第一网络参数和第二网络参数进行第一供电能力、第二供电能力、第三供电能力的计算，在后续的实施例中详细说明，在此不做详述。
步骤102、基于网络参数，计算电力网络和天然气网络均无故障时，多能源配电网对应的第一供电能力。
多能源配电网在运行过程中，可能存在天然气网络和电力网络均无故障的运行情形，故在获取到网络参数后，获取该运行情形时，多能源配电网的第一供电能力。
步骤103、基于网络参数，计算电力网络存在故障或天然气网络存在故障时，多能源配电网对应的第二供电能力。
多能源配电网在运行过程中，可能存在只有天然气网络故障，或只有电力网络故障的运行情形，故在获取到网络参数后，获取该运行情形时，多能源配电网的第二供电能力。
步骤104、基于网络参数，计算电力网络和天然气网络均存在故障时，多能源配电网对应的第三供电能力。
多能源配电网在运行过程中，也可能存在天然气网和电力网络均存在故障的运行情形，故在获取到网络参数后，获取该运行情形时，多能源配电网的第三供电能力。
步骤105、基于第一公式，根据第一供电能力、第二供电能力和第三供电能力，计算多能源配电网的综合供电能力。
需要说明的是，第一公式为：
TC＝α0TC0+α1TC1+α2TC2；
式中，TC为综合供电能力，TC0为第一供电能力，TC1为第二供电能力，TC2为第三供电能力，α0、α1和α2分别为供电能力系数。
本实施例中，在进行多能源配电网的供电能力评估时，同时获取电力网络的第一网络参数和天然气网络的第二网络参数，接着分别计算电力网络和天然气网络均无故障、计算电力网络存在故障或天然气网络存在故障、计算电力网络和天然气网络均存在故障时多能源配电网各自对应的第一供电能力，第二供电能力和第三供电能力，最后根据第一供电能力、第二供电能力和第三供电能力，计算多能源配电网的综合供电能力，本申请中在计算多能源配电网供电能力的过程中，综合考虑了天然气网络和电力网络，且考虑了二者耦合作用，可以综合评判多能源配电网的供电能力，从而解决了现有配电网的供电能力评估时，局限于电能一种能量元素，不考虑电力网络与天然气网络的耦合关系，无法准确评估多能源配电网的供电能力的技术问题。
以上为本申请实施例提供的一种多能源配电网供电能力评估方法的第一实施例，以下为本申请实施例提供的一种多能源配电网供电能力评估方法的第二实施例，第二实施例在第一实施例的基础上，对第一供电能力的计算过程进行详细说明。
请参阅图2，本实施例中的第一供电能力的计算过程包括：
步骤201、在电力网络和天然气网络均无故障时，设置天然气网络的天然气负荷和电力网络的电力负荷。
本实施例中，设置天然气负荷为Lg(nkg+1)，电力负荷为Le(nke+1)，其中，Le为基础电力负荷，Lg为天然气基础负荷，ke为电力负荷增长系数，kg为天然气负荷增长系数，n为增长倍数，n＝1。
步骤202、基于潮流计算公式，根据第一结构参数和第二结构参数，计算电力网络的第一电力潮流和天然气网络的第一天然气潮流。
本实施例中的第一电力潮流包括：节点电压u和支路容量l，第一天然气潮流包括：节点压力π和管道流量F。
本实施例中，潮流计算公式如下：
电力有功潮流平衡为：
Psp-Re{V(YV)*}＝0；
电力无功潮流平衡为：
Qsp-Im{V(YV)*}＝0；
天然气流量平衡为：
Figure BDA0002534954270000091
天然气压力平衡为：
BgKgvg＝0；
式中，Psp为配电网有功负荷矩阵，Qsp为配电网无功负荷矩阵，V为配电网节点电压矩阵，Y为配电网导纳矩阵，Ag为天然气网络的关联矩阵，vg为每个管道的气体流速，
Figure BDA0002534954270000092
为每个节点的气体流速，Bg为天然气循环回路的关联矩阵，Kg为每个管道的阻力系数。
步骤203、判断第一电力潮流是否满足电力潮流约束、第一天然气潮流是否满足天然气潮流约束。
本实施例中当第一电力潮流包括：节点电压u和支路容量l，第一天然气潮流包括：节点压力π和管道流量F时，电力潮流约束对应的就为节点电压约束和支路容量约束，天然气潮流约束对应的就为节点压力约束和管道流量约束。
对应的节点电压约束为：
umin≤u≤umax；
支路容量约束为：
lmin≤l≤lmax；
节点压力约束为：
πmin≤π≤πmax；
管道流量约束为：
Fmin≤F≤Fmax；
式中，umax、umin分别为节点电压上下限；lmax、lmin分别为支路容量上下限；πmax、πmin分别为节点压力上下限；Fmax、Fmin分别为管道流量上下限。
可以理解的是，在多能源配电网中还存在如下约束：
电转气环节约束为：
η≤ηmax；
气转电环节约束为：
λ≤λmax；
式中，η为电转气效率，ηmax为电转气效率最大值，λ为气转电效率，如燃气轮机，λmax为气转电效率最大值。
步骤204、若步骤203中的判断均满足，根据第一供电能力计算公式，计算多能源配电网的第一供电能力。
需要说明的是，当步骤203中的判断均满足时，根据第一供电能力计算公式，计算多能源配电网的第一供电能力。
本实施例中的，第一供电能力计算公式包括：
Figure BDA0002534954270000101
式中，LHV为天然气热力值。
步骤205、若步骤203中的判断至少有一个不满足，调整天然气负荷和电力负荷后，返回步骤202，重新计算调整后的第一电力潮流和第一天然气潮流，直至步骤203中的判断均满足。
本实施例中，对电力网络和天然气网络均无故障时，多能源配电网对应的第一供电能力的计算过程进行详细说明，实现第一供电能力的准确计算。
以上为本申请实施例提供的一种多能源配电网供电能力评估方法的第二实施例，以下为本申请实施例提供的一种多能源配电网供电能力评估方法的第三实施例，第三实施例在第一实施例的基础上，对第二供电能力的计算过程进行详细说明。
请参阅图3，本实施例中的第二供电能力的计算过程包括：
步骤301、在电力网络或天然气网络中选取一个元件作为故障元件，并设置故障元件对应的多能源配电网的场景为第一场景。
本实施例中选取故障元件时可以采用随机选取的方式进行选取。
步骤302、设置第一场景中天然气网络的天然气负荷和电力网络的电力负荷。
本实施例中，本实施例中天然气网络的天然气负荷和电力网络的电力负荷的说明与第二实施例中步骤201的描述相同，具体可以参见上述步骤201的描述，在此不再赘述。
步骤303、基于潮流计算公式，根据第一结构参数和第二结构参数，计算电力网络的第二电力潮流和天然气网络的第二天然气潮流。
可以理解的是，潮流计算公式、第二电力潮流和第二天然气潮流的描述与上述第二实施例中步骤202的描述相同，具体可以参见上述步骤202的描述，在此不再赘述。
步骤304、判断第二电力潮流是否满足电力潮流约束、第二天然气潮流是否满足天然气潮流约束。
需要说明的是，步骤304的描述与第二实施例中步骤203的描述相同，具体可以参见上述步骤203的描述，在此不再赘述。
步骤305、若步骤304中的判断均满足，根据第二公式，计算第一场景的场景供电能力。
可以理解的是，本实施例中的第二公式为：
Figure BDA0002534954270000111
式中，TC1(i)为第i场景的场景供电能力。
步骤306、若步骤304中的判断至少有一个不满足，调整天然气负荷和电力负荷后，返回步骤303，重新计算调整后第一场景的第二电力潮流和第二天然气潮流，直至步骤304中的判断均满足。
步骤307、判断电力网络和天然气网络中的所有元件是否均被选取，若是，则执行步骤308，若否，则在未选取的元件中选取一个元件作为新的故障元件，并设置新的故障元件对应的场景为第二场景后，返回步骤302，计算第二场景的场景供电能力。
步骤308、基于第二供电能力计算公式，根据所有场景供电能力，计算多能源配电网对应的第二供电能力。
本实施例中，第二供电能力计算公式包括：
TC1＝min{TC1(1)，TC1(i)…TC1(p+q)}；
式中，p为电力网络中的元件个数，q为天然气网络中的元件个数。
本实施例中，对电力网络存在故障或天然气网络存在故障时，多能源配电网对应的第二供电能力的计算过程进行详细说明，实现第二供电能力的准确计算。
以上为本申请实施例提供的一种多能源配电网供电能力评估方法的第三实施例，以下为本申请实施例提供的一种多能源配电网供电能力评估方法的第四实施例，第四实施例在第一实施例的基础上，对第三供电能力的计算过程进行详细说明。
请参阅图4，本实施例中的第三供电能力的计算过程包括：
步骤401、设置电力网络的N个故障场景，其中，一个故障场景中，电力网络的元件i故障且天然气网络中的元件j故障，N＝p*q，p为电力网络中的元件个数，q为天然气网络中的元件个数。
步骤402，在N个故障场景中选取一个故障场景作为待分析故障场景。
本实施例中，选取待分析故障场景的选取方式可以为随机选取。
步骤403、设置待分析故障场景中天然气网络的天然气负荷和电力网络的电力负荷。
需要说明的是，本实施例中天然气网络的天然气负荷和电力网络的电力负荷的说明与第二实施例中步骤201的描述相同，具体可以参见上述步骤201的描述，在此不再赘述。
步骤404、基于潮流计算公式，根据第一结构参数和第三结构参数，计算电力网络的第三电力潮流和天然气网络的第三天然气潮流。
可以理解的是，潮流计算公式、第二电力潮流和第二天然气潮流的描述与上述第二实施例中步骤202的描述相同，具体可以参见上述步骤202的描述，在此不再赘述。
步骤405、判断第三电力潮流是否满足电力潮流约束、第三天然气潮流是否满足天然气潮流约束。
需要说明的是，步骤405的描述与第二实施例中步骤203的描述相同，具体可以参见上述步骤203的描述，在此不再赘述。
步骤406、若步骤405中的判断均满足，根据第三公式，计算待分析故障场景的场景供电能力。
本实施例中，第三公式为：
Figure BDA0002534954270000131
式中，TC2(i,j)为故障场景(i,j)的场景供电能力。
步骤407、若步骤405中的判断至少有一个不满足，调整天然气负荷和电力负荷后，返回步骤404，重新计算调整后待分析故障场景的第三电力潮流和第三天然气潮流，直至步骤405中的判断均满足。
步骤408、判断是否遍历N个故障场景中的所有故障场景，若是，则执行步骤409，若否，则在未遍历的故障场景中选取一个故障场景作为新的待分析故障场景后，返回步骤403，计算新的待分析故障场景的场景供电能力。
步骤409、基于第三供电能力计算公式，根据所有场景供电能力，计算多能源配电网对应的第三供电能力。
本实施例中，第三供电能力计算公式包括：
TC2＝min{TC2(1,1)，…TC2(i,j)…TC2(p,q)}。
本实施例中，对电力网络和天然气网络均存在故障时，多能源配电网对应的第三供电能力的计算过程进行详细说明，实现第三供电能力的准确计算。
以上为本申请实施例提供的一种多能源配电网供电能力评估方法的第四实施例，以下为本申请实施例提供的一种多能源配电网供电能力评估方法的流程详细说明，请参阅图5，具体包括：
步骤1：获取多能源配电网参数，其中多能源配电网参数包括：电力网络的网络拓扑、支路阻抗、负荷大小和支路功率上下限；也包括天然气网络的网络拓扑、天然气气源供应上下限、天然气节点压力上下限、管道编号、始末节点和管道流量上下限。
步骤2：设置多能源配电网中基础电力负荷为Le，天然气基础负荷为Lg，电力负荷增长系数为ke，天然气负荷增长系数为kg，增长倍数n＝1。
步骤3：计算正常运行条件(即电力网络和天然气网络均无故障)时多能源配电网的供电能力TC0。
3.1、设置电力负荷为Le(nke+1)，天然气负荷为Lg(nkg+1)；
3.2、计算多能源配电网的电力潮流和天然气潮流，可得到电力节点电压u和支路容量l，天然气节点压力π和管道流量F，潮流计算公式如下：
电力有功潮流平衡：Psp-Re{V(YV)*}＝0；
电力无功潮流平衡Qsp-Im{V(YV)*}＝0；
天然气流量平衡
Figure BDA0002534954270000141
天然气压力平衡
Figure BDA0002534954270000142
式中，Psp为配电网有功负荷矩阵，Qsp为配电网无功负荷矩阵，V为配电网节点电压矩阵，Y为配电网导纳矩阵，Ag为天然气网络的关联矩阵，vg为每个管道的气体流速，
Figure BDA0002534954270000143
为每个节点的气体流速，Bg为天然气循环回路的关联矩阵，Kg为每个管道的阻力系数。
3.3、判断电力潮流和天然气潮流是否违反各自对应的约束，如果是则执行3.4，否则令n＝n+1，返回3.1；
节点电压约束：umin≤u≤umax；
支路容量约束：lmin≤l≤lmax；
节点压力约束：πmin≤π≤πmax；
管道流量约束：Fmin≤F≤Fmax；
电转气环节约束：η≤ηmax；
气转电环节约束：λ≤λmax；
式中，umax、umin分别为节点电压上下限，lmax、lmin分别为支路容量上下限、πmax、πmin分别为节点压力上下限、Fmax、Fmin分别为管道流量上下限。
3.4、计算正常条件下多能源配电网供电能力为：
Figure BDA0002534954270000151
式中，LHV为天然气热力值。
步骤4：计算电力网络存在故障或天然气网络存在故障时，多能源配电网的供电能力TC1。
4.1、在配电网、天然气网络中随机选取1个元件i作为故障元件，此时作为场景i；
4.2、设置电力负荷为Le(nke+1)，天然气负荷为Lg(nkg+1)，计算多能源配电网的电力潮流和天然气潮流；
4.3、判断电力潮流和天然气潮流是否违反各自对应的约束，如果是则执行4.4，否则令n＝n+1，返回4.2；
4.4、计算场景i的场景供电能力为：
Figure BDA0002534954270000152
4.5、判断天然气网络和电力网络中是否所有元件已被抽取，如果是执行4.6，否则返回4.1；
4.6、根据如下公式，计算电力网络存在故障或天然气网络存在故障时，多能源配电网的供电能力；
TC1＝min{TC1(1)，TC1(i)…TC1(p+q)}；
式中，p为配电网中元件个数，q为天然气网络中元件个数。
步骤5：计算电力网络和天然气网络均存在故障时，多能源配电网的供电能力TC2。
5.1、在配电网中随机抽取元件i、天然气网网络随机选取元件j作为故障元件组(i,j),此时作为场景(i,j)；
5.2、设置电力负荷为Le(nke+1)，天然气负荷为Lg(nkg+1)，计算多能源配电网潮流；
5.3、判断电力潮流和天然气潮流是否违反各自对应的约束，如果是则执行5.4，否则令n＝n+1，返回5.2；
5.4、计算场景(i,j)在多能源配电网供电能力为：
Figure BDA0002534954270000153
5.5、判断是否遍历所有电力网络和天然气网络均存在故障时的场景，如果是执行5.6，否则返回5.1；
5.6、根据如下公式，计算电力网络和天然气网络均存在故障，多能源配电网供电能力TC2为：
TC2＝min{TC2(1,1)，…TC2(i,j)…TC2(p,q)}；
步骤6：根据如下公式，计算多能源配电网的综合供电能力。
TC＝α0TC0+α1TC1+α2TC2；
式中，α0、α1和α2分别为供电能力系数。
与现有技术相比，本流程方案具有如下优点：
(1)综合考虑了天然气-电力多能源的耦合作用，可以综合评判多能源配电网的供电能力。
(2)考虑了正常条件下，电力网络、天然气网络中任一元件故障，电力网络、天然气网络中同时有元件故障的供电能力，可综合评判各种运行条件，准确性和合理性更高。
本申请第二方面提供了一种多能源配电网供电能力评估装置。
请参阅图6，本申请实施例中一种多能源配电网供电能力评估装置的结构示意图，包括：
获取单元601，用于获取待分析的多能源配电网的网络参数，其中，网络参数包括：电力网络的第一网络参数和天然气网络的第二网络参数；
第一计算单元602，用于基于网络参数，计算电力网络和天然气网络均无故障时，多能源配电网对应的第一供电能力；
第二计算单元603，用于基于网络参数，计算电力网络存在故障或天然气网络存在故障时，多能源配电网对应的第二供电能力；
第三计算单元604，用于基于网络参数，计算电力网络和天然气网络均存在故障时，多能源配电网对应的第三供电能力；
第四计算单元605，用于基于第一公式，根据第一供电能力、第二供电能力和第三供电能力，计算多能源配电网的综合供电能力，其中，第一公式为：
TC＝α0TC0+α1TC1+α2TC2；
式中，TC为综合供电能力，TC0为第一供电能力，TC1为第二供电能力，TC2为第三供电能力，α0、α1和α2分别为供电能力系数。
本实施例中，在进行多能源配电网的供电能力评估时，同时获取电力网络的第一网络参数和天然气网络的第二网络参数，接着分别计算电力网络和天然气网络均无故障、计算电力网络存在故障或天然气网络存在故障、计算电力网络和天然气网络均存在故障时多能源配电网各自对应的第一供电能力，第二供电能力和第三供电能力，最后根据第一供电能力、第二供电能力和第三供电能力，计算多能源配电网的综合供电能力，本申请中在计算多能源配电网供电能力的过程中，综合考虑了天然气网络和电力网络，且考虑了二者耦合作用，可以综合评判多能源配电网的供电能力，从而解决了现有配电网的供电能力评估时，局限于电能一种能量元素，不考虑电力网络与天然气网络的耦合关系，无法准确评估多能源配电网的供电能力的技术问题。
本申请第三方面提供了一种多能源配电网供电能力评估设备，设备包括处理器以及存储器，存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器，处理器用于根据程序代码中的指令执行如第一方面所描述的多能源配电网供电能力评估方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个待安装电网网络，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离元件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的元件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多能源配电网供电能力评估方法，其特征在于，包括：
获取待分析的多能源配电网的网络参数，其中，所述网络参数包括：电力网络的第一网络参数和天然气网络的第二网络参数；
基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均无故障时，所述多能源配电网对应的第一供电能力；
基于所述网络参数，计算所述电力网络存在故障或所述天然气网络存在故障时，所述多能源配电网对应的第二供电能力；
基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均存在故障时，所述多能源配电网对应的第三供电能力；
基于第一公式，根据所述第一供电能力、所述第二供电能力和所述第三供电能力，计算所述多能源配电网的综合供电能力，其中，所述第一公式为：
TC＝α0TC0+α1TC1+α2TC2；
式中，TC为综合供电能力，TC0为第一供电能力，TC1为第二供电能力，TC2为第三供电能力，α0、α1和α2分别为供电能力系数。
2.根据权利要求1所述的多能源配电网供电能力评估方法，其特征在于，所述第一网络参数包括：所述电力网络的第一结构参数和电力潮流约束，且所述第一结构参数包括：电力网络拓扑、支路阻抗和负荷大小；
所述第二网络参数包括：所述天然气网络的第二结构参数和天然气潮流约束，且所述第二结构参数包括：天然气网络拓扑、管道编号和始末节点。
3.根据权利要求2所述的多能源配电网供电能力评估方法，其特征在于，所述基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均无故障时，所述多能源配电网对应的第一供电能力包括：
步骤一、在所述电力网络和所述天然气网络均无故障时，设置所述天然气网络的天然气负荷和所述电力网络的电力负荷；
步骤二、基于潮流计算公式，根据所述第一结构参数和所述第二结构参数，计算所述电力网络的第一电力潮流和所述天然气网络的第一天然气潮流；
步骤三、判断所述第一电力潮流是否满足所述电力潮流约束、所述第一天然气潮流是否满足所述天然气潮流约束；
步骤四、若步骤三中的判断均满足，根据第一供电能力计算公式，计算所述多能源配电网的第一供电能力；
步骤五、若步骤三中的判断至少有一个不满足，调整所述天然气负荷和所述电力负荷后，返回步骤二，重新计算调整后的所述第一电力潮流和所述第一天然气潮流，直至步骤三中的判断均满足。
4.根据权利要求3所述的多能源配电网供电能力评估方法，其特征在于，所述第一供电能力计算公式包括：
Figure FDA0002534954260000021
式中，LHV为天然气热力值，Le(nke+1)为电力负荷，Lg(nkg+1)为天然气负荷，Le为基础电力负荷，Lg为天然气基础负荷，ke为电力负荷增长系数，kg为天然气负荷增长系数，n为增长倍数。
5.根据权利要求2所述的多能源配电网供电能力评估方法，其特征在于，所述基于所述网络参数，计算所述电力网络存在故障或所述天然气网络存在故障时，所述多能源配电网对应的第二供电能力包括：
步骤一、在所述电力网络或所述天然气网络中选取一个元件作为故障元件，并设置所述故障元件对应的所述多能源配电网的场景为第一场景；
步骤二、设置所述第一场景中所述天然气网络的天然气负荷和所述电力网络的电力负荷；
步骤三、基于潮流计算公式，根据所述第一结构参数和所述第二结构参数，计算所述电力网络的第二电力潮流和所述天然气网络的第二天然气潮流；
步骤四、判断所述第二电力潮流是否满足所述电力潮流约束、所述第二天然气潮流是否满足所述天然气潮流约束；
步骤五、若步骤四中的判断均满足，根据第二公式，计算所述第一场景的场景供电能力；
步骤六、若步骤四中的判断至少有一个不满足，调整所述天然气负荷和所述电力负荷后，返回步骤三，重新计算调整后所述第一场景的所述第二电力潮流和所述第二天然气潮流，直至步骤四中的判断均满足；
步骤七、判断所述电力网络和所述天然气网络中的所有元件是否均被选取，若是，则执行步骤八，若否，则在未选取的元件中选取一个元件作为新的故障元件，并设置所述新的故障元件对应的场景为第二场景后，返回步骤二，计算所述第二场景的场景供电能力；
步骤八、基于第二供电能力计算公式，根据所有所述场景供电能力，计算所述多能源配电网对应的第二供电能力。
6.根据权利要求5所述的多能源配电网供电能力评估方法，其特征在于，所述第二供电能力计算公式包括：
TC1＝min{TC1(1)，TC1(i)…TC1(p+q)}；
式中，TC1(i)为第i场景的场景供电能力，p为电力网络中的元件个数，q为天然气网络中的元件个数。
7.根据权利要求2所述的多能源配电网供电能力评估方法，其特征在于，所述基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均存在故障时，所述多能源配电网对应的第三供电能力包括：
步骤一、设置所述电力网络的N个故障场景，其中，一个所述故障场景中，电力网络的元件i故障且所述天然气网络中的元件j故障，N＝p*q，p为电力网络中的元件个数，q为天然气网络中的元件个数；
步骤二，在N个故障场景中选取一个故障场景作为待分析故障场景；
步骤三、设置所述待分析故障场景中所述天然气网络的天然气负荷和所述电力网络的电力负荷；
步骤四、基于潮流计算公式，根据所述第一结构参数和所述第三结构参数，计算所述电力网络的第三电力潮流和所述天然气网络的第三天然气潮流；
步骤五、判断所述第三电力潮流是否满足所述电力潮流约束、所述第三天然气潮流是否满足所述天然气潮流约束；
步骤六、若步骤五中的判断均满足，根据第三公式，计算所述待分析故障场景的场景供电能力；
步骤七、若步骤五中的判断至少有一个不满足，调整所述天然气负荷和所述电力负荷后，返回步骤四，重新计算调整后所述待分析故障场景的所述第三电力潮流和所述第三天然气潮流，直至步骤五中的判断均满足；
步骤八、判断是否遍历N个故障场景中的所有故障场景，若是，则执行步骤九，若否，则在未遍历的故障场景中选取一个故障场景作为新的待分析故障场景后，返回步骤三，计算所述新的待分析故障场景的场景供电能力；
步骤九、基于第三供电能力计算公式，根据所有所述场景供电能力，计算所述多能源配电网对应的第三供电能力。
8.根据权利要求7所述的多能源配电网供电能力评估方法，其特征在于，所述第三供电能力计算公式包括：
TC2＝min{TC2(1,1)，…TC2(i,j)…TC2(p,q)}；
式中，TC2(i,j)为故障场景(i,j)的场景供电能力。
9.一种多能源配电网供电能力评估装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取待分析的多能源配电网的网络参数，其中，所述网络参数包括：电力网络的第一网络参数和天然气网络的第二网络参数；
第一计算单元，用于基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均无故障时，所述多能源配电网对应的第一供电能力；
第二计算单元，用于基于所述网络参数，计算所述电力网络存在故障或所述天然气网络存在故障时，所述多能源配电网对应的第二供电能力；
第三计算单元，用于基于所述网络参数，计算所述电力网络和所述天然气网络均存在故障时，所述多能源配电网对应的第三供电能力；
第四计算单元，用于基于第一公式，根据所述第一供电能力、所述第二供电能力和所述第三供电能力，计算所述多能源配电网的综合供电能力，其中，所述第一公式为：
TC＝α0TC0+α1TC1+α2TC2；
式中，TC为综合供电能力，TC0为第一供电能力，TC1为第二供电能力，TC2为第三供电能力，α0、α1和α2分别为供电能力系数。
10.一种多能源配电网供电能力评估设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1至8中任一项所述的多能源配电网供电能力评估方法。
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