湯王飛

摘 要：為保證電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行質(zhì)量，結(jié)合能源互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)特征，以模型分析的方法，研究了基于能源互聯(lián)網(wǎng)的電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評估技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容。通過構(gòu)建該模型，能夠進(jìn)一步了解復(fù)雜條件下的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評估，最大程度上滿足了電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)綜合管理的要求，因此具有可行性。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng)；電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評估

能源互聯(lián)網(wǎng)是由多種形式能源流構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)體系，在這個(gè)體系中，電、氣、熱、冷等多個(gè)網(wǎng)絡(luò)都能完成物理層面與信息層面的融合，具有深遠(yuǎn)影響。所以在當(dāng)前工作中，就應(yīng)該尋找有效的方法，從能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析手段，構(gòu)建多種層次的開放互聯(lián)，并在充分了解不同網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，保證能源使用效率，推動(dòng)我國社會可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。

1 電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)模型的建立

1.1 模型構(gòu)建的先決條件

在建立電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)過程中首先應(yīng)該注意到的是，由于電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中不會存在大量的電-氣耦合元件，所以本次研究中的電、氣網(wǎng)絡(luò)間的耦合在實(shí)際上屬于弱耦合，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評估技術(shù)分析過程中，可以不能單方面的依靠耦合約束條件來進(jìn)行分析?？傮w而言，電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評估能夠深入了解不同狀態(tài)下的電-氣變化情況，掌握邊界壞數(shù)據(jù)辨識的要求。

燃?xì)廨啓C(jī)是一種常見的電-氣耦合元件，燃?xì)廨啓C(jī)以天然氣燃燒所產(chǎn)生的燃?xì)馔苿?dòng)做功，并依靠相應(yīng)的能量完成發(fā)電。同時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)在運(yùn)行過程中本身就會出現(xiàn)煙氣，這些煙氣中存在一定的熱能，這些能源可以被看做是人力生產(chǎn)的重要源泉。在這個(gè)過程中，可以將燃?xì)廨啓C(jī)作為一個(gè)電-氣耦合元件進(jìn)行分析。

1.2 模型建立

在構(gòu)建電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評估模型中，采用最小二乘法來構(gòu)建電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)模型，該模型的基本結(jié)構(gòu)為：

cg（x^g）=0

ΓLing.gas-Poutgas=0

在上述公式中，Ling.gas代表燃?xì)廨啓C(jī)的耗氣量向量，主要指電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)中的所有燃?xì)鈾C(jī)；Poutgas代表燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電功率向量，主要值電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)中的所有燃?xì)廨啓C(jī)。Γ代表燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)換系數(shù)矩陣，在實(shí)際上以對角陣的形式存在。

1.3 模型處理

在構(gòu)建模型之后，需要進(jìn)一步研究電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評估的技術(shù)內(nèi)容。因此在模型處理中需要注意的是，考慮到狀態(tài)評估的主要功能就是在非全量側(cè)配的情況下，能夠?qū)φ麄€(gè)電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)督，并完成對電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)的測量。但是在電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，考慮到結(jié)算等多種工作的影響，對用戶側(cè)與供給側(cè)所明確的負(fù)荷必然會配置測量。所以模型處理的關(guān)鍵，就是要通過設(shè)置量測配置，保證電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評估技術(shù)具有一定的壞數(shù)據(jù)辨識與處理能力。

2 電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)的應(yīng)用分析

電-氣耦合常見于城市級以上范圍的供電供氣系統(tǒng)中，結(jié)合上文所介紹的模型，假設(shè)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與大電網(wǎng)相連，并且在相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上分別配有兩臺燃?xì)廨啓C(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)僅作為發(fā)電使用。

2.1 全局一致解與耦合端口的精度控制

在電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)過程中，處于對耦合狀態(tài)估計(jì)的考慮，本文充分考慮了各種可能出現(xiàn)約束條件，保證電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)結(jié)果最大程度上滿足電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)的約束條件。

一般情況下，電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)體系下的元件端口精度不同時(shí)的單獨(dú)狀態(tài)估計(jì)端口契合度之間存在一定的差別，并且其狀態(tài)估計(jì)的結(jié)果未必能有效契合，這一點(diǎn)從電網(wǎng)、氣網(wǎng)的單獨(dú)狀態(tài)估計(jì)中表現(xiàn)的更加明顯。在這個(gè)過程中，假設(shè)電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)契合度的統(tǒng)計(jì)分析量的表述為S，則S的參數(shù)水平越小，其端口的契合度越高。分別取耦合元件端口的精度為0.02p.u.與0.1p.u.開展蒙特卡洛仿真實(shí)驗(yàn)后，結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)端口的數(shù)據(jù)精度較高時(shí)，端口數(shù)據(jù)的不匹配值僅為實(shí)際值的0.06%，這一結(jié)果基本可以看出兩個(gè)結(jié)果的具有全局一致性的特征。而假設(shè)端口的數(shù)據(jù)精度水平?jīng)]有達(dá)到預(yù)期，則電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)下的元件端口契合度水平不理想，證明其精度控制存在問題。

2.2 壞數(shù)據(jù)的識別

在電網(wǎng)正常運(yùn)行的條件下，其節(jié)點(diǎn)上會存在多個(gè)層次的注入現(xiàn)象，尤其是發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)上依然存在負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)。在對電網(wǎng)進(jìn)行估計(jì)過程中，需要確定各個(gè)節(jié)點(diǎn)的注入、注出的和，再完成狀態(tài)估計(jì)。在這個(gè)過程中，假設(shè)節(jié)點(diǎn)主圖的數(shù)據(jù)存在壞數(shù)據(jù)，則在電網(wǎng)數(shù)據(jù)評估中，只能定位到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，但是卻無法正確找到出現(xiàn)問題的節(jié)點(diǎn)。而在采用電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)，怎可以根據(jù)點(diǎn)-氣有何元件約束條件，進(jìn)一步判斷壞數(shù)據(jù)的位置。

根據(jù)上述分析，分別在節(jié)點(diǎn)2與節(jié)點(diǎn)4設(shè)置有功負(fù)荷270MW、80MW。在這種情況下，假設(shè)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)電機(jī)有功功率均出現(xiàn)壞數(shù)據(jù)，則在測試電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)障礙下，判斷能夠正確辨識壞數(shù)據(jù)，此時(shí)考慮到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相對簡單，為了保證其辨識度情況，應(yīng)該增加測量配置，并分別根據(jù)電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)壞數(shù)據(jù)辨識電網(wǎng)測量配置的詳細(xì)闡述情況進(jìn)行分析，并將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入到上述模型中，判斷其關(guān)系是否成立。

按照上述方法展開辨識分析后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)2與節(jié)點(diǎn)4發(fā)電機(jī)均出現(xiàn)壞數(shù)據(jù)的石油，電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)能夠通過電氣耦合約束條件，并且模型中的關(guān)系式不成立。根據(jù)這一結(jié)果可以判斷，電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)估計(jì)能夠有效識別壞數(shù)據(jù)，所以具有可行性。

3 結(jié)論

基于面向能源互聯(lián)網(wǎng)的電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評估技術(shù)能夠有效判斷電力生產(chǎn)中的壞數(shù)據(jù)問題，能夠?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)人員優(yōu)化電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)提供有效的數(shù)據(jù)支持。對于相關(guān)人員而言，在研究電-氣耦合網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評估技術(shù)的相關(guān)問題時(shí)，必須要重視對模型的構(gòu)建與數(shù)據(jù)處理，這樣才能進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)分析質(zhì)量，滿足了能源互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的要求。

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