CN111898876A - 一种考虑气网管存的综合能源调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种考虑气网管存的综合能源调控方法，包括以下步骤：建立含有燃气轮机及向燃气轮机管道供气的综合能源系统；天然气泄露保护系统能够在出现燃气泄露时，将泄漏点的上下游切断，并将泄露发生的位置信息通过远程监控系统上传给系统调度中心；系统调度中心在接收到泄漏点的位置信息后，确定燃气轮机的预计工作时间
系统调度中心基于燃气轮机的预计工作时间
及正常机组功率调整所需时间tc，计算正常发电机组能够增加的预计功率Pr；当
时，
为预计通讯及决策占用的时间，确定需求响应备用功率Pv。本发明可以在发生天然气管道泄露时，利用管存短时燃气轮机功率支撑，避免系统遭遇计划外大规模功率缺额；对采用策略的综合能源系统运行风险进行合理评估。
Description
技术领域
本发明属于综合能源运行技术领域，具体涉及一种考虑气网管存的综合能源调控方法。
背景技术
综合能源系统是一种新的能源建设、管理与运行理念，通过统一规划与调度电、气、热等各类能源，减少能源转换与利用等环节上的损失。与传统电力系统相比，由于耦合了气、热等管道网络，其系统灵活调控能力获得显著增强。
然而，在综合能源系统调控相关研究与实践中，有关如何利用气、热等管道的能量存储效应仍处于探索阶段，且缺失相对应的完善的风险指标及计算方法来评估相关策略的风险性。
发明内容
本发明针对所述不足，提供了一种考虑气网管存的综合能源调控方法，根据气网在遭遇泄露故障后依靠管存短暂支持燃气轮机保持功率出力的能力，利用气网管通过及时补充正常机组或需求响应出力来避免系统出现功率缺额的运行控制方法；同时，针对上述方法的风险评估指标和计算流程，可以实现对策略的风险影响因素进行定量评估。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明的一种考虑气网管存的综合能源调控方法，包括以下步骤：
S1，建立含有燃气轮机及向燃气轮机管道供气的综合能源系统；所述含有燃气轮机及向燃气轮机管道供气的综合能源系统包括天然气泄露保护系统、系统调度中心和远程监控系统：所述天然气泄露保护系统能够在出现燃气泄露时，将泄漏点的上下游切断，并将泄露发生的位置信息通过远程监控系统上传给系统调度中心；所述系统调度中心在接收到泄漏点的位置信息后，确定燃气轮机的预计工作时间
S2，所述系统调度中心基于燃气轮机的预计工作时间
正常机组功率调整所需时间tc、通讯及决策占用的时间预计时间
计算正常发电机组能够增加的预计功率
S3，估计燃气轮机的实际工作时间tp；
S4，估计实际通讯及决策占用的时间t0；
S5，根据步骤S1至S4，计算计划外平均失功率量指标α；
S6，根据步骤S5，计算风险备用平均经济成本指标
S7，根据步骤S5、S6的指标值确定需求响应备用功率Pv。
上述系统调度中心拥有对远程监控系统的全部权限，所述远程监控系统能够保证系统调度中心及时获取天然气泄露位置信息，并对系统各供能、用能设备的出力按照所计算的
和需求响应备用功率Pv进行调节。
上述正常机组功率调整所需时间tc，采用如下方法计算：
其中，P1为正常机组原始出力，
为燃气轮机切机后稳态正常机组出力，由电网最优潮流得到，η为正常机组的爬坡率。
上述正常发电机组能够增加的预计功率
采用如下方法计算：
上述需求响应备用功率Pv采用如下方法计算：
其中，s为正常发电机组集合，Pload为负荷总功率，toffset为风险决策值区间，按照步骤S5、S6的指标选择出；
为每台发电机能够增加的预计功率。
上述计划外平均失功率量指标α，采用如下方式计算：
其中，
为通过蒙特卡洛抽取泄漏点位置集，分别计算实际需求响应启动功率PΔ后取平均值得到。
上述实际需求响应启动功率PΔ采用如下方式计算：
估计燃气轮机的实际工作时间tp采用以预计工作时间
为均值的正态分布：
其中，σp为燃气轮机的工作时间分布偏差，根据实际统计规律确定。
估计通讯及决策占用的实际时间t0采用以通讯及决策占用的预计时间
为均值的正态分布：
其中，σ0为通讯及决策占用的时间分布偏差，根据实际统计规律确定；
所述风险备用平均经济成本指标
采用如下方式计算：
其中，m为需求响应备用的单位功率价格，n为单位功率的功率缺额给系统带来的经济损失。
上述燃气轮机的预计工作时间
通过商业管道仿真工具ANSYS确定，所述通讯及决策占用的预计时间
通过商业通信仿真工具OPNET确定。
本发明的一种考虑气网管存的综合能源调控方法可以在发生天然气管道泄露时，利用管存提供短时燃气轮机功率支撑，避免系统遭遇计划外大规模功率缺额；对采用策略的综合能源系统运行风险进行合理评估。本发明所提供的技术对提高综合能源系统运行可靠性，指导综合能源系统运行参数设计有着积极的意义。
附图说明
图1为本发明的综合能源系统架构图；
图2为本发明的方法工作流程图；
图3为本发明的计划外平均失功率量指标图；
图4为本发明的风险备用平均经济成本指标图。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
本发明提供了一种考虑气网管存的综合能源调控方法，包括：
S1，如图1，基于IEEE 3机9节点建立含有燃气轮机及向燃气轮机管道供气的综合能源系统，其中1处的机组有40MW(合2.5kg/s的燃气流量)为燃气轮机。燃气管道为5MPa，连接燃气轮机的管道长达18km，每隔1km设置有一个截断阀门，包含天然气泄露保护系统、系统调度中心和远程监控系统，其特征满足：
1、天然气泄露保护系统能够在出现燃气泄露时将及时动作，将泄漏点的上下游切断；
2、系统调度中心拥有对系统的远程监控系统的全部权限，是本发明所述策略的决策者。
3、远程监控系统能够保证系统调度中心及时获取天然气泄露位置信息和对系统各供能、用能设备的出力进行调节；
S2，天然气管道发生泄露时，天然气泄露保护系统将泄漏点的上下游切断，并将泄露发生的位置信息通过远程监控系统上传给系统调度中心；
S3，系统调度中心在接收到泄漏点的位置信息后，估计燃气轮机的预计工作时间
所述燃气轮机的预计工作时间
可通过商业管道仿真工具确定；
S4，系统调度中心基于燃气轮机的预计工作时间
及正常机组功率调整所需时间tc，计算正常发电机组能够增加的预计功率Pr；
所述正常机组调整所需时间tc由下式得到
其中，P1为正常机组原始出力，
为燃气轮机切机后稳态正常机组出力，
为预计通讯及决策占用的时间。
本实施例中，所述燃气轮机切机后稳态正常机组出力可由电网最优潮流得到；
所述正常机组能够增加的预计功率Pr由下式得到
S5，当
时，设置需求响应备用功率Pv，其方法在于
所述需求响应备用功率Pv由风险决策值toffset确定：
其中，s为正常发电机组集合，Pload为负荷总功率。
其中，本实施例中设定如下
toffset∈[0，50]
如图2，本发明还提供了一种针对所述策略的风险评估方法，包括：
S5，估计燃气轮机的实际工作时间tp；
本实施例中，燃气轮机的实际工作时间
视为以预计时间
为均值的正态分布：
其中，本实施例中，σ＝20秒
S6，估计实际通讯及决策占用的时间t0通过商业通信仿真工具OPNET计算；
本实施例中，估计实际通讯及决策占用的实际时间t0的分布偏差也设定为σ＝20；
S7，计算计划外平均失功率量指标α：
其中，所述
通过蒙特卡洛抽取泄漏点位置集，分别计算实际需求响应启动功率PΔ的后取平均值得到，结果如图3所示。
所述实际需求响应启动功率PΔ由下式确定：
S8,计算风险备用平均经济成本指标
其中，m为需求响应备用的单位功率价格，n为单位功率的功率缺额给系统带来的经济损失。
在本实施例中，n＝30,n＝50。
所述平均经济成本指标通过蒙特卡洛抽取泄漏点位置集，分别计算每个位置集的经济成本指标β，再计算取平均值得到，结果如图4所示。
S10，根据图3和图4结果，选取toffset为20s，从而可根据步骤S5确定需求响应功率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种考虑气网管存的综合能源调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，建立含有燃气轮机及向燃气轮机管道供气的综合能源系统；所述含有燃气轮机及向燃气轮机管道供气的综合能源系统包括天然气泄露保护系统、系统调度中心和远程监控系统：所述天然气泄露保护系统能够在出现燃气泄露时，将泄漏点的上下游切断，并将泄露发生的位置信息通过远程监控系统上传给系统调度中心；所述系统调度中心在接收到泄漏点的位置信息后，确定燃气轮机的预计工作时间
S2，所述系统调度中心基于燃气轮机的预计工作时间
正常机组功率调整所需时间tc、通讯及决策占用的时间预计时间
计算正常发电机组能够增加的预计功率
S3，估计燃气轮机的实际工作时间tp；
S4，估计实际通讯及决策占用的时间t0；
S5，根据步骤S1至S4，计算计划外平均失功率量指标α；
S6，根据步骤S5，计算风险备用平均经济成本指标
S7，根据步骤S5、S6的指标值确定需求响应备用功率Pv。
2.根据权利要求1所述的考虑气网管存的综合能源调控方法，其特征在于，所述系统调度中心拥有对远程监控系统的全部权限，所述远程监控系统能够保证系统调度中心及时获取天然气泄露位置信息，并对系统各供能、用能设备的出力按照所计算的
和需求响应备用功率Pv进行调节。
3.根据权利要求1所述的考虑气网管存的综合能源调控方法，其特征在于，所述正常机组功率调整所需时间tc，采用如下方法计算：
其中，P1为正常机组原始出力，
为燃气轮机切机后稳态正常机组出力，由电网最优潮流得到，η为正常机组的爬坡率。
4.根据权利要求1所述的考虑气网管存的综合能源调控方法，其特征在于，所述正常发电机组能够增加的预计功率
采用如下方法计算：
5.根据权利要求1所述的考虑气网管存的综合能源调控方法，其特征在于，所述需求响应备用功率Pv采用如下方法计算：
其中，s为正常发电机组集合，Pload为负荷总功率，toffset为风险决策值区间，按照步骤S5、S6的指标选择出；
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6.根据权利要求1所述的考虑气网管存的综合能源调控方法，其特征在于，所述计划外平均失功率量指标α，采用如下方式计算：
其中，
为通过蒙特卡洛抽取泄漏点位置集，分别计算实际需求响应启动功率PΔ后取平均值得到。
7.根据权利要求1所述的考虑气网管存的综合能源调控方法，其特征在于，所述实际需求响应启动功率PΔ采用如下方式计算：
8.根据权利要求1所述的考虑气网管存的综合能源调控方法，其特征在于，估计燃气轮机的实际工作时间tp采用以预计工作时间
为均值的正态分布：
其中，σp为燃气轮机的工作时间分布偏差，根据实际统计规律确定。
9.根据权利要求1所述的考虑气网管存的综合能源调控方法，其特征在于，估计通讯及决策占用的实际时间t0采用以通讯及决策占用的预计时间
为均值的正态分布：
其中，σ0为通讯及决策占用的时间分布偏差，根据实际统计规律确定；
所述风险备用平均经济成本指标
采用如下方式计算：
其中，m为需求响应备用的单位功率价格，n为单位功率的功率缺额给系统带来的经济损失。
10.根据权利要求1所述的考虑气网管存的综合能源调控方法，其特征在于，所述燃气轮机的预计工作时间
通过商业管道仿真工具ANSYS确定，所述通讯及决策占用的预计时间
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