CN113394815B - 电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电‑气耦合网络电力系统灵活性的量化方法、装置及设备，通过计算每个管道的最小允许天然气管存量，并考虑由于供需不匹配造成的天然气管存的变化量，进而评估天然气管存量灵活性的大小，并通过燃气机组将电力系统与天然气系统耦合起来，根据天然气管存量灵活性的大小量化电力系统燃气机组有功出力的灵活性，由于充分考虑了天然气管存对电力系统灵活性的影响，在量化电力系统燃气机组有功出力范围时更为准确，与现有技术相比，能够有效量化电‑气耦合网络中电力系统应对负荷及可再生能源波动的能力，有助于更加全面评估电‑气耦合系统的安全性，提升电力系统经济调度计划的合理性。

Description

电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法、装置及设备。

背景技术

随着风电和光伏等可再生能源的日益普及，通过灵活性资源平抑可再生能源间歇性的需求不断增加。由于可再生能源的波动使得电力系统需要增加额外的电能储备和爬坡能力，因此有必要提升和量化电力系统的灵活性以确保系统有足够的能力，在保障系统安全稳定运行的前提下，实现对可再生能源的消纳。关于如何提升电力系统灵活性已经有了一些初步方案。其中，鉴于燃气轮机具有较强的爬坡能力，燃气发电机组预计会成为越来越多常规发电的首选机型。而随着燃气轮机的推广应用，由于天然气作为燃料输入燃气轮机发电，故安全稳定的天然气供给是保障电力充分供应的先决条件。

目前而言，在量化电力系统灵活性时，现有的量化方法往往仅考虑电力系统中电力设备的调节能力，并没有同时考虑天然气的供给能力。但是，电力系统与天然气系统在燃气机组处耦合，电力系统的灵活性也将受到天然气供应能力的影响。由于天然气与电力的传输特性存在巨大差异，天然气的负荷与气源不需要保证实时的供需平衡。从气源产出的天然气需要一段时间才能到达负荷侧，然而负荷侧的需求是实时变化的，故其大部分波动都需要靠天然气管存平抑。因此，对于电-气耦合网络，有必要对天然气管存的灵活性进行评估，并根据评估结果进一步确定燃气机组有功出力灵活性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是：提供一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法、装置及设备，能够有效量化电-气耦合网络中电力系统应对负荷及可再生能源波动的能力，有助于更加全面评估电-气耦合系统的安全性，提升电力系统经济调度计划的合理性。

为了达到上述目的，本发明一方面提供一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法，包括：

根据每个管道的最小允许运行压强，计算每个管道的最小允许天然气管存量；

根据所在区域内天然气的总供给预测量和总需求预测量，计算所在区域内天然气管存的变化量；

根据所在区域内所述天然气管存的变化量以及所述每个管道的最小允许天然气管存量，计算所在区域内天然气管存量允许的下限值；

根据所在区域内天然气管存量的实际值和所述天然气管存量允许的下限值，计算所在区域内允许抽取天然气的最大值；

根据所在区域内所述允许抽取天然气的最大值，计算所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量。

优选地，所述计算每个管道的最小允许天然气管存量的计算公式为：

式中，TR _π代表管道π的最小允许天然气管存量，Z代表管道π内天然气压缩系数，V代表管道π的容积，p_NTP代表管道π内天然气在常温常压下的压力，p代表管道π的最小允许运行压强，

代表管道π的最大发电用天然气需求量，

代表管道π的最大非发电用天然气需求量，α＞1代表与管道π内天然气稳态潮流模型有关的常数，K_π代表与管道π内天然气特性有关的常数。

优选地，所述计算所在区域内天然气管存的变化量的计算公式为：

式中，FSW_Z(t)代表t时刻所在区域z内天然气管存的变化量，FS_Z(τ)代表τ时刻所在区域z内天然气的总供给预测量，FD_Z(τ)代表τ时刻所在区域z内天然气的总需求预测量。

优选地，所述计算所在区域内天然气管存量允许的下限值的计算公式为：

L _z(t)＝TR _z+FSW_z(t)-min({FSW_z(τ)|τ∈(t₀,t_e)})；

式中，L _z(t)代表t时刻所在区域z内天然气管存量允许的下限值，TR _z代表所在区域z内所有管道的最小允许天然气管存量之和。

优选地，所述计算所在区域内允许抽取天然气的最大值的计算公式为：

式中，

代表t时刻所在区域z内允许抽取天然气的最大值，L_z(t)代表t时刻所在区域z内天然气管存量的实际值。

优选地，所述计算所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量的计算公式为：

式中，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的最大允许增发电量，HHV代表所在区域z内天然气的高热值，η_z代表所在区域z内电力系统燃气机组的效率。

优选地，所述方法还包括：

设置所在区域内所述电力系统燃气机组的最大允许增发电量的安全运行约束条件：

式中，T代表预设时间周期，

代表所在区域z内电力系统燃气机组的装机容量，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的预测出力。

优选地，所述方法还包括：

设置所在区域内所述电力系统燃气机组的最大允许增发电量的经济运行约束条件：

式中，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的实际出力，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的旋转储备容量。

本发明另一方面提供一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化装置，包括：

最小允许天然气管存量计算模块，用于根据每个管道的最小允许运行压强，计算每个管道的最小允许天然气管存量；

天然气管存变化量计算模块，用于根据所在区域内天然气的总供给预测量和总需求预测量，计算所在区域内天然气管存的变化量；

天然气管存量允许下限值计算模块，用于根据所在区域内所述天然气管存的变化量以及所述每个管道的最小允许天然气管存量，计算所在区域内天然气管存量允许的下限值；

允许抽取天然气最大值计算模块，用于根据所在区域内天然气管存量的实际值和所述天然气管存量允许的下限值，计算所在区域内允许抽取天然气的最大值；

最大允许增发电量计算模块，用于根据所在区域内所述允许抽取天然气的最大值，计算所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量。

本发明又一方面提供一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述任意一种所述的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法的步骤。

本发明至少具有以下有益效果：

本发明通过计算每个管道的最小允许天然气管存量，并考虑由于供需不匹配造成的天然气管存的变化量，进而评估天然气管存量灵活性的大小，并通过燃气机组将电力系统与天然气系统耦合起来，根据天然气管存量灵活性的大小量化电力系统燃气机组有功出力的灵活性，由于充分考虑了天然气管存对电力系统灵活性的影响，在量化电力系统燃气机组有功出力范围时更为准确，与现有技术相比，能够有效量化电-气耦合网络中电力系统应对负荷及可再生能源波动的能力，有助于更加全面评估电-气耦合系统的安全性，提升电力系统经济调度计划的合理性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中典型电-气耦合网络的拓扑示意图；

图3为本发明实施例中典型电-气耦合网络中风电和光伏的最大发电功率的预测图；

图4为本发明实施例中典型电-气耦合网络中有功出力灵活性的曲线变化图；

图5为本发明实施例中电-气耦合网络电力系统灵活性的量化装置的结构示意图；

图6为本发明实施例中电-气耦合网络电力系统灵活性的量化设备的结构示意图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明实施例一方面提供一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法，包括：

S110、根据每个管道的最小允许运行压强，计算每个管道的最小允许天然气管存量。

本发明实施例中，天然气管道中需要保持一定的管存才能维持天然气的正常传输，由于当天然气潮流最大且管段末端的压强是最小允许运行压强时，天然气管道中的天然气存量最小。因此，在保证燃气管网正常运输的前提下，根据每个管道的最小允许运行压强，可以计算出每个管道的最小允许天然气管存量。

S120、根据所在区域内天然气的总供给预测量和总需求预测量，计算所在区域内天然气管存的变化量。

本发明实施例中，天然气管存在整个天然气管网中并不是均匀分布的，具有显著的区域特征，且天然气管道内的天然气管存变化量主要是由于供需不匹配造成的。因此，根据所在区域内天然气的总供给预测量和总需求预测量，可以计算出所在区域内天然气管存的变化量。

S130、根据所在区域内天然气管存的变化量以及每个管道的最小允许天然气管存量，计算所在区域内天然气管存量允许的下限值。

本发明实施例中，根据所在区域内每个管道的最小允许天然气管存量，可以计算出所在区域内所有管道的最小允许天然气管存量之和，并考虑由于供需不匹配造成的天然气管存的变化量，进而计算出所在区域内天然气管存量允许的下限值，得到天然气管存量灵活性大小的评估结果。

S140、根据所在区域内天然气管存量的实际值和天然气管存量允许的下限值，计算所在区域内允许抽取天然气的最大值。

本发明实施例中，由于电力系统燃气机组在短时间只能调取该节点附近管道内的天然气，所以其运行灵活性仅与所在区域内的天然气管网灵活性有关。因此，通过分析历史数据得到任意时刻所在区域内天然气管存量的实际值后，根据计算出的所在区域内天然气管存量允许的下限值，可以计算得到所在区域内允许抽取天然气的最大值，进而在后续通过计算中得到所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量。

S150、根据所在区域内允许抽取天然气的最大值，计算所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量。

本发明实施例中，根据所在区域内允许抽取天然气的最大值，可以计算出所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量，从而得到电-气耦合中电力系统燃气机组有功出力灵活性的量化结果。

以上可知，本发明实施例提供的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法，通过计算每个管道的最小允许天然气管存量，并考虑由于供需不匹配造成的天然气管存的变化量，进而评估天然气管存量灵活性的大小，并通过燃气机组将电力系统与天然气系统耦合起来，根据天然气管存量灵活性的大小量化电力系统燃气机组有功出力的灵活性，由于充分考虑了天然气管存对电力系统灵活性的影响，在量化电力系统燃气机组有功出力范围时更为准确，与现有技术相比，能够有效量化电-气耦合网络中电力系统应对负荷及可再生能源波动的能力，有助于更加全面评估电-气耦合系统的安全性，提升电力系统经济调度计划的合理性。

具体的，上述实施例中，计算每个管道的最小允许天然气管存量的计算公式为：

式中，TR _π代表管道π的最小允许天然气管存量，Z代表管道π内天然气压缩系数，V代表管道π的容积，p_NTP代表管道π内天然气在常温常压下的压力，p代表管道π的最小允许运行压强，

代表管道π的最大发电用天然气需求量，

代表管道π的最大非发电用天然气需求量，α＞1代表与管道π内天然气稳态潮流模型有关的常数，K_π代表与管道π内天然气特性有关的常数。

本发明实施例中，以天然气管道π为例，在保证燃气管网正常运输的前提下，根据管段π两端的压强，可以估算天然气管道中的气体存量L_π为：

式中，L_π代表天然气管道π内的气体存量，Z代表管道π内天然气压缩系数，V代表管道π的容积，p_NTP代表管道π内天然气在常温常压下的压力，p_π，1代表管段π首端的压强，p_π，2代表管段π末端的压强。

由于天然气管道中需要保持一定的管存才能维持天然气的正常传输，当天然气潮流最大且管段末端的压强p_π，2是最小允许运行压强p时，天然气管道中的天然气存量最小，此时首端的压强p_π，1为：

式中，p代表管道π的最小允许运行压强，

代表管道π的最大发电用天然气需求量，

代表管道π的最大非发电用天然气需求量，α＞1代表与管道π内天然气稳态潮流模型有关的常数，K_π代表与管道π内天然气特性有关的常数。

根据上述公式，在保证天然气正常运输的前提下，可计算出管道π的最小允许天然气管存量TR _π为：

式中，TR _π代表管道π的最小允许天然气管存量。

同理，当天然气潮流最大且管段首端的压强p_π，1是最大允许运行压强

时，天然气管道中的天然气存量最大，此时末端的压强p_π，2为：

式中，

代表管道π的最大允许运行压强。

根据上述公式，在保证天然气正常运输的前提下，可计算出管道π的最大允许天然气管存量

为：

式中，

代表管道π的最大允许天然气管存量。

进一步地，上述实施例中，计算所在区域内天然气管存的变化量的计算公式为：

式中，FSW_Z(t)代表t时刻所在区域z内天然气管存的变化量，FS_Z(τ)代表τ时刻所在区域z内天然气的总供给预测量，FD_Z(τ)代表τ时刻所在区域z内天然气的总需求预测量。

本发明实施例中，以所在区域z为例，当得到τ时刻所在区域z内天然气的总供给预测量FS_Z(τ)和总需求预测量FD_Z(τ)后，可以计算出t时刻所在区域z内天然气管存的变化量FSW_Z(t)。

更进一步地，上述实施例中，计算所在区域内天然气管存量允许的下限值的计算公式为：

L _z(t)＝TR _z+FSW_z(t)-min({FSW_z(τ)|τ∈(t₀,t_e)})；

式中，L _z(t)代表t时刻所在区域z内天然气管存量允许的下限值，TR _z代表所在区域z内所有管道的最小允许天然气管存量之和。

同理，可以计算得到所在区域内天然气管存量允许的上限值

为：

式中，

代表t时刻所在区域z内天然气管存量允许的上限值，

代表所在区域z内所有管道的最小允许天然气管存量之和。

则区间

即为所在区域z内天然气管存在t时刻的灵活性。

更进一步地，上述实施例中，计算所在区域内允许抽取天然气的最大值的计算公式为：

式中，

代表t时刻所在区域z内允许抽取天然气的最大值，L_z(t)代表t时刻所在区域z内天然气管存量的实际值。

本发明实施例中，假设t时刻所在区域z内天然气管存量的实际值为L_z(t)，则可被抽取的天然气量C_z(t)为：

式中，代表C_z(t)代表t时刻所在区域z内允许抽取天然气的最小值，C_z(t)代表t时刻所在区域z内允许抽取的天然气量，代表

代表t时刻所在区域z内允许抽取天然气的最大值，L_z(t)代表t时刻所在区域z内天然气管存量的实际值。

可以理解的是，上述公式中，τ为积分中用于表示积分的变量，[t₀，t_e]为所关注的实际物理时间段。

更进一步地，上述实施例中，计算所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量的计算公式为：

式中，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的最大允许增发电量，HHV代表所在区域z内天然气的高热值，η_z代表所在区域z内电力系统燃气机组的效率。

本发明实施例中，假设所在区域z内电力系统燃气机组的效率为η_z，所在区域z内天然气的高热值为HHV，则可以计算出t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的最大允许增发电量

在上述实施例中，根据所在区域内允许抽取天然气的最大值，计算出了理论上所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量。然而，在实际应用中，电力系统燃气机组的最大允许增发电量会受到燃气机组实际运行状态和装机容量的限制，因此，需要加入所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量的安全运行约束条件。

可选的，在本发明的一些实施例中，该方法还包括：

设置所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量的安全运行约束条件：

式中，T代表预设时间周期，

代表所在区域z内电力系统燃气机组的装机容量，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的预测出力。

具体实施时，根据实际的运行经验和网络配置，天然气管存会发生周期性变化，通常时间是一周。为了配合电力调度，此处考虑的预设时间周期T可以为一天。

在上述实施例中，考虑了电力系统燃气机组的最大允许增发电量受燃气机组实际运行状态和装机容量的限制，且由于考虑的预设时间周期T至少为1天，故不需要考虑燃气机组的爬坡约束。而在经济调度中，为了考虑电力系统燃气机组的最大允许增发电量对电-气耦合网络经济运行的影响，还可以加入所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量的经济运行约束条件。

可选的，在本发明的一些实施例中，该方法还包括：

设置所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量的经济运行约束条件：

式中，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的实际出力，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的旋转储备容量。

为展现本发明提供的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法的有效性，下面将电-气耦合网络电力系统灵活性量化后写成约束条件放入经济调度模型中，研究灵活性对经济调度的影响，其具体模型如下：

以最小化燃煤机组和燃气机组成本为目标建立目标函数：

设置线路潮流约束条件：

H(t)＝X^-1A^TB^-1U(t)；

设置燃煤机组、燃气机组和可再生能源的出力限制约束条件：

设置电力系统旋转储备约束条件：

将本发明提供的所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量的经济运行约束条件转化为离散形式：

式中，c_CG/c_GT分别代表燃煤机组和燃气机组的单位发电成本，P_CG/P_GT分别代表燃煤机组和燃气机组的发电量，U_b(t)代表t时刻在母线b处的注入功率，U(t)代表t时刻注入功率向量，X代表线路阻抗矩阵，A代表线路关联矩阵，B代表导纳矩阵，CGENS_b代表在母线b处的燃煤机组集合，GGENS_b代表在母线b处的燃气机组集合，RGENS_b代表在母线b处的可再生能源机组集合，ED_b代表在母线b处的电负荷，H_l(t)代表t时刻在线路l上的有功潮流，

代表线路l的有功潮流上限，H(t)代表t时刻由各个线路潮流组成的潮流向量，

代表燃煤机组的出力界限，

代表燃气机组的出力界限，

代表可再生能源的出力上限，R_CG(t)/R_GT(t)分别代表燃煤机组和燃气机组t时刻的旋转储备容量，R_CG/R_GT分别代表燃煤机组和燃气机组的爬坡速率，ΔT_E代表经济调度的时间分辨率。

采用英国29节点输电网络和79节点天然气网络作为典型电-气耦合网络，其拓扑结构示意图如图2所示。总装机容量155GW，各型号机组的容量、成本、最低技术出力和爬坡速率如下表所示：

以天然气为燃料的机组运行成本与天然气价格有关，设天然气价格为24￡/MWh，该典型电-气耦合网络中风电和光伏的最大出力预测如图3所示。

请参阅图4，图4展示了从12月12日到19日之间，受到电力系统安全约束的有功出力灵活性变化曲线、受到天然气管存约束的有功出力灵活性变化曲线以及本发明实施例量化后的有功出力灵活性变化曲线。其中，在受到电力系统安全约束的有功出力灵活性变化曲线中，仅考虑燃气机组的爬坡能力和电力系统的安全约束，不考虑天然气管存约束，可以看出，该曲线具有较高的向上调节能力，表明不考虑天然气管存约束的燃气机组有功出力可以大幅提高，且提高的幅度与装机容量有关；在受到天然气管存约束的有功出力灵活性变化曲线中，考虑天然气管存约束后的燃气机组的最大有功出力，此时不考虑燃气机组的爬坡能力和电力系统的安全约束，只计算可调用天然气总共可以发出的电量；在本发明实施例量化后的有功出力灵活性变化曲线中，既考虑电力系统安全约束也考虑天然气管存约束时的燃气机组可调节有功出力情况，可以看出，由于受到了两个系统的共同约束，相比于前两条曲线，其可调节范围大大减小。综上可知，在经济调度中考虑天然气供给安全约束是十分必要的，考虑天然气管存后再计算有功出力灵活性才能更好的反映实际情况。

本发明实施例另一方面提供一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化装置，下文描述的该装置可以与上文描述的方法相互对应参照。

请参阅图5，该装置包括：

最小允许天然气管存量计算模块510，用于根据每个管道的最小允许运行压强，计算每个管道的最小允许天然气管存量；

天然气管存变化量计算模块520，用于根据所在区域内天然气的总供给预测量和总需求预测量，计算所在区域内天然气管存的变化量；

天然气管存量允许下限值计算模块530，用于根据所在区域内天然气管存的变化量以及每个管道的最小允许天然气管存量，计算所在区域内天然气管存量允许的下限值；

允许抽取天然气最大值计算模块540，用于根据所在区域内天然气管存量的实际值和天然气管存量允许的下限值，计算所在区域内允许抽取天然气的最大值；

最大允许增发电量计算模块550，用于根据所在区域内允许抽取天然气的最大值，计算所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量。

以上可知，本发明实施例提供的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化装置，通过计算每个管道的最小允许天然气管存量，并考虑由于供需不匹配造成的天然气管存的变化量，进而评估天然气管存量灵活性的大小，并通过燃气机组将电力系统与天然气系统耦合起来，根据天然气管存量灵活性的大小量化电力系统燃气机组有功出力的灵活性，由于充分考虑了天然气管存对电力系统灵活性的影响，在量化电力系统燃气机组有功出力范围时更为准确，与现有技术相比，能够有效量化电-气耦合网络中电力系统应对负荷及可再生能源波动的能力，有助于更加全面评估电-气耦合系统的安全性，提升电力系统经济调度计划的合理性。

本发明实施例提供的一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化装置中相关部分的说明请参见本发明实施例提供的一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法中对应部分的详细说明，且均具有本发明实施例提供的一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法具有的对应效果，在此不再赘述。

上文中提到的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化装置是从功能模块的角度描述，进一步的，本发明实施例又一方面提供一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化设备，是从硬件角度描述。

请参阅图6，该设备包括：

存储器610，用于存储计算机程序；

处理器620，用于执行计算机程序时实现如上述任意实施例提供的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法的步骤。

其中，处理器620可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器620可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器620也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器620可以集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器620还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。

存储器610可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器610还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器610至少用于存储以下计算机程序，其中，该计算机程序被处理器加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法的相关步骤。另外，存储器610所存储的资源还可以包括操作系统和数据等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统可以包括Windows、Unix、Linux等，数据可以包括但不限于测试结果对应的数据等。

可以理解的是，如果上述任意实施例提供的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法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，执行本申请各个实施例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(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

有鉴于此，本发明实施例又一方面提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任意实施例提供的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法的步骤。

本发明实施例提供的计算机可读存储介质的各功能模块的功能可根据上述任意方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述任意方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施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所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法，其特征在于，包括：

根据每个管道的最小允许运行压强，计算每个管道的最小允许天然气管存量；

根据所在区域内天然气的总供给预测量和总需求预测量，计算所在区域内天然气管存的变化量；

根据所在区域内所述天然气管存的变化量以及所述每个管道的最小允许天然气管存量，计算所在区域内天然气管存量允许的下限值；

根据所在区域内天然气管存量的实际值和所述天然气管存量允许的下限值，计算所在区域内允许抽取天然气的最大值；

根据所在区域内所述允许抽取天然气的最大值，计算所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量；

所述计算每个管道的最小允许天然气管存量的计算公式为：

式中，TR _π代表管道π的最小允许天然气管存量，Z代表管道π内天然气压缩系数，V代表管道π的容积，p_NTP代表管道π内天然气在常温常压下的压力，p代表管道π的最小允许运行压强，

代表管道π的最大发电用天然气需求量，

代表管道π的最大非发电用天然气需求量，α＞1代表与管道π内天然气稳态潮流模型有关的常数，K_π代表与管道π内天然气特性有关的常数；

所述计算所在区域内天然气管存的变化量的计算公式为：

式中，FSW_Z(t)代表t时刻所在区域z内天然气管存的变化量，FS_Z(τ)代表τ时刻所在区域z内天然气的总供给预测量，FD_Z(τ)代表τ时刻所在区域z内天然气的总需求预测量；

所述计算所在区域内天然气管存量允许的下限值的计算公式为：

L _z(t)＝TR _z+FSW_z(t)-min({FSW_z(τ)|τ∈(t₀,t_e)})；

式中，L _z(t)代表t时刻所在区域z内天然气管存量允许的下限值，TR _z代表所在区域z内所有管道的最小允许天然气管存量之和；

所述计算所在区域内允许抽取天然气的最大值的计算公式为：

式中，

代表t时刻所在区域z内允许抽取天然气的最大值，L_z(t)代表t时刻所在区域z内天然气管存量的实际值；

所述计算所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量的计算公式为：

式中，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的最大允许增发电量，HHV代表所在区域z内天然气的高热值，η_z代表所在区域z内电力系统燃气机组的效率。

2.根据权利要求1所述的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法，其特征在于，所述方法还包括：

设置所在区域内所述电力系统燃气机组的最大允许增发电量的安全运行约束条件：

式中，T代表预设时间周期，

代表所在区域z内电力系统燃气机组的装机容量，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的预测出力。

3.根据权利要求2所述的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法，其特征在于，所述方法还包括：

设置所在区域内所述电力系统燃气机组的最大允许增发电量的经济运行约束条件：

式中，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的实际出力，

代表t时刻所在区域z内电力系统燃气机组的旋转储备容量。

4.一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化装置，其特征在于，包括：

最小允许天然气管存量计算模块，用于根据每个管道的最小允许运行压强，计算每个管道的最小允许天然气管存量；

天然气管存变化量计算模块，用于根据所在区域内天然气的总供给预测量和总需求预测量，计算所在区域内天然气管存的变化量；

天然气管存量允许下限值计算模块，用于根据所在区域内所述天然气管存的变化量以及所述每个管道的最小允许天然气管存量，计算所在区域内天然气管存量允许的下限值；

允许抽取天然气最大值计算模块，用于根据所在区域内天然气管存量的实际值和所述天然气管存量允许的下限值，计算所在区域内允许抽取天然气的最大值；

最大允许增发电量计算模块，用于根据所在区域内所述允许抽取天然气的最大值，计算所在区域内电力系统燃气机组的最大允许增发电量。

5.一种电-气耦合网络电力系统灵活性的量化设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任意一项所述的电-气耦合网络电力系统灵活性的量化方法的步骤。

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