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第46 卷 第21 期 2022 年11 月10 日 Vol.46No.21 Nov.10,2022 DOI：10.7500/AEPS20210823006 适用于压缩机定速控制的电-气综合能流计算方法 赵 霞，王 骆，谭 红，戴 蓉 （输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学），重庆市 400044） 摘要：现有天然气网水力计算和电- 气综合能流计算研究无法适用于气网中广泛采用的定速控制压 缩机，适用于压缩机其他控制模式的能流计算方法也缺乏系统的讨论。为此，基于离心式压缩机的 工作特性和定速控制模式，采用水力计算的节点法和回路法，提出适用于压缩机定速控制模式的扩 展节点法、解节点- 支路法和扩展节点- 回路法，并将其推广应用于电- 气综合能流计算。分别用3个 不同结构和规模的气网算例和IEEE 39节点电网+比利时20节点气网、IEEE 118节点电网+48节 点气网这2个电- 气综合能源系统算例验证了所提方法的有效性，并对比分析了3种方法的计算性 能。算例结果表明，扩展节点- 回路法在初值依赖性和工况适应性方面的优势明显，而现有研究中 广泛采用的节点法则具有初值依赖性强、工况适应性差的问题。 关键词：电- 气综合能源系统；能流计算；压缩机；定速控制；节点法；回路法 0 引言 一求解电网潮流方程、气网水力学方程和耦合元件 方程；分立法根据运行方式分别求解潮流方程和水 近年来，为应对能源环境危机、实现低碳可持续 力学方程，并在耦合环节对两者的结果进行交互。 发展，综合能源系统（integratedenergysystem，IES） ［1-2］ 此外，在潮流计算中节点法占据绝对优势，但在气网 成为能源领域的新趋势 。电-气综合能源系统 水力计算中，回路法等其他方法也有广泛应用。目 （integratedelectricity-gasenergysystem，IEGS）由电 前，IEGS能流计算以节点法［6，8-11，13，15-17，19］（即以节点 网和天然气网经燃气机组、电转气（powertogas， 气压为待求变量建立节点方程）为主流方法，仅少量 P2G）装置和电驱动压缩机等耦合形成，是IES的一 研究考虑回路方程，如文献［14，18，20］以管道流量 种典型形式，电-气协同规划与运行也成为IES研究 为待求变量，联解节点方程和回路方程，而文献［7， 的热点问题。 12，21］以管道流量和节点气压为待求变量，联解节 能流计算是IEGS稳态分析的基本工具以及联 点方程和管道方程。 合系统规划运行研究的基础，是电网潮流计算和气 ［3］ 然而，上述研究对压缩机模型及其适用于能流 网水力计算 向IEGS的拓展和延伸。文献［4］提出 了气网节点的分类并定性讨论了气网节点法和回路 计算方法的讨论并不充分。一方面，现有研究通常 法的优缺点。文献［5］总结了气网节点方程、回路方 根据压缩机控制模式，将其建模为定出口/入口气 ［4，15］ 程和回路-节点方程及其牛顿迭代步骤，是早期的