基于统一潮流大数据的综合能源系统薄弱点辨识方法.pdfVIP

第46 卷 第7 期 2022 年4 月10 日 Vol.46No.7 Apr.10，2022 DOI：10.7500/AEPS20210513002 基于统一潮流大数据的综合能源系统薄弱点辨识方法 1 1 2 1 3 王 波 ，王红霞 ，朱丹蕾 ，董旭柱 ，马恒瑞 （1. 武汉大学电气与自动化学院，湖北省武汉市 430072；2. 长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北省武汉市 430010； 3. 青海大学新能源光伏产业研究中心，青海省西宁市 810016） 摘要：电-热- 气不同供能系统间的紧密耦合使得综合能源系统薄弱点辨识困难。从数据驱动的角 度，提出一种基于统一潮流模型大数据的综合能源系统薄弱点辨识方法。首先，基于电力、热力、天 然气系统及其耦合环节的物理特性，建立综合能源系统的统一潮流模型；然后，利用潮流模型中不 平衡量初值的历史和实时数据构建高维状态矩阵；接着，运用M-P律和圆环律定性分析系统运行 状况；最后，计算状态矩阵的平均谱半径和最大特征值，并结合熵理论构建节点薄弱性指标。该方 法将节点薄弱信息映射至数据变化中，通过对节点薄弱性指标值的排序实现综合能源系统中节点 相对薄弱性的辨识，并通过仿真结果验证了所提方法的有效性。 关键词：综合能源系统；随机矩阵理论；薄弱点辨识；数据驱动方法；熵理论 0 引言 特性考虑不足；文献［6］基于灵敏度指标分析电网节 点注入功率对燃气压力的影响，实现电-气耦合IES 随着化石能源日益稀缺和环境逐渐恶化，通过 的脆弱性分析，但面对大型或含更多能源的耦合系 综合能源系统（integratedenergysystem，IES）实现 统时，该方法因潮流模型复杂，难以实现快速响应。 对电、热、气等多种能源的统一规划设计和运行优 随机矩阵理论（randommatrixtheory，RMT）是 化，并提高能源综合利用效率，已经成为人类社会能 ［1-2］ 一种基于统计的大数据分析方法，目前已被应用到 源领域变革的必由之路 。但是，IES中多种能源 ［7-8］ 电力系统的静态和暂态稳定性分析 、输变电设备 系统紧密耦合，任一子系统内的扰动都可能通过耦 ［9］ ［10］ 的状态评估 以及智能电网的窃电检测 等多个领 合元件扩散到其他子系统，从而引起整个综合能源 域。文献［11］基于随机矩阵理论和熵理论，建立了 系统状态的变化，且越薄弱的环节，其异常对系统的 电力系统薄弱点辨识模型，并验证了随机矩阵在电 状态影响越大，因此，快速识别IES中对系统状态影 力系统薄弱环节识别中的有效性。文献［12］在此 响较大的薄弱环节，并对其进行必要的监控，具有重 基础上，结合多种极限谱分布函数，提出了改进的薄 要的理论和应用研究价值。 弱点辨识方法，避免了利用