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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明涉及一种基于分段线性化模型的综合能源系统安全域构建方法。该方法包括如下步骤：步骤S1，构建包含电力网络、天然气网络、热力网络和耦合设备在内的综合能源系统稳态模型；步骤S2，对综合能源系统中的控制变量进行蒙特卡洛采样；步骤S3，基于控制变量采样结果，对综合能源系统稳态模型进行计算，获得综合能源系统中的状态变量结果；步骤S4，基于综合能源系统中控制变量采样结果和状态变量结果，建立综合能源系统分段线性化模型；步骤S5，基于综合能源系统分段线性化模型与控制变量和状态变量的运行约束构建综合能源系统安全域。该方法能够描述综合能源系统安全运行的整体区域，提高综合能源系统安全约束经济调度和安全评估的计算效率。

主权项：1.一种基于分段线性化模型的综合能源系统安全域构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，构建包含电力网络、天然气网络、热力网络和耦合设备在内的综合能源系统稳态模型；步骤S2，对综合能源系统中的控制变量进行蒙特卡洛采样；所述控制变量包括：电力网络中各个电负荷消耗的有功功率和各个非平衡节点处的发电机产生的有功功率，天然气网络中各个天然气负荷消耗的天然气流量和各个非平衡节点处的天然气源产生的天然气流量，以及热力网络中各个热力负荷消耗的热功率；步骤S3，基于控制变量采样结果，对综合能源系统稳态模型进行计算，获得综合能源系统中的状态变量结果；所述状态变量包括：电力网络中各个非平衡节点的电压幅值和各个支路中的有功功率、天然气网络中平衡节点处的天然气流量和各个非平衡节点的压力，以及热力网络中各个节点的温度；步骤S4，基于综合能源系统控制变量采样结果和状态变量结果，首先利用最小二乘法建立以状态变量取值为分段点的综合能源系统分段线性化模型，进而利用状态变量与控制变量的相关性系数确定与状态变量相关性最大的控制变量，然后建立以控制变量取值为分段点的综合能源系统分段线性化模型，从而得到综合能源系统分段线性化模型；步骤S5，由综合能源系统分段线性化模型与控制变量和状态变量的运行约束共同构成综合能源系统安全域；所述步骤S4具体包括如下步骤：步骤S41，设置序号k2的初始值为1；步骤S42，获取矩阵S中第k2列数据Sk2；步骤S43，调整Sk2中各行数据的位置，使得Sk2中数据由小到大排列，记Sk2换行操作完成后获得的列向量为Sk2new；矩阵C做与调整Sk2相同的换行操作，记C换行操作完成后获得的矩阵为Cnew；步骤S44，利用步骤S43获得列向量Sk2new和矩阵Cnew建立第k2个状态变量SVk2的分段线性模型，具体包括如下步骤：步骤S441，利用列向量Sk2new和Cnew，计算状态变量SVk2单段线性模型的系数列向量Bk2,0，具体公式如下所示：Bk2,0＝[CnewTCnew]-1CnewTSk2new步骤S442，计算线性模型残差平方和的初始值ε0，具体公式如下所示：ε0＝||Sk2new-CnewBk2,0||2步骤S443，设置分段线性化回归次数j的初始值为1，设置状态变量SVk2的分段线性模型的分段点SVk2p的初始值为列向量Sk2new第N行的元素；步骤S444，由列向量Sk2new的第1行到第H+I+J+K+L+j行元素构成的列向量记为Sk2new,1，由列向量Sk2new的第H+I+J+K+L+j+1行到第N行元素构成的列向量记为Sk2new,2，由矩阵Cnew第1行到第H+I+J+K+L+j行元素构成的矩阵记为Cnew,1，由矩阵Cnew第H+I+J+K+L+j+1行到第N行元素构成的矩阵记为Cnew,2；步骤S445，利用列向量Sk2new,1和矩阵Cnew,1，计算状态变量SVk2的分段线性模型中第一段线性模型的系数列向量Bk2,1，具体公式如下所示：Bk2,1＝[Cnew,1TCnew,1]-1Cnew,1TSk2new,1步骤S446，利用列向量Sk2new,2和矩阵Cnew,2，计算状态变量SVk2的分段线性模型中第二段线性模型的系数列向量Bk2,2，具体公式如下所示：Bk2,2＝[Cnew,2TCnew,2]-1Cnew,2TSk2new,2步骤S447，计算第j次分段线性回归获得的线性模型的残差平方和εj，具体公式如下所示：εj＝||Sk2new,1-Cnew,1Bk2,1||2+||Sk2new,2-Cnew,2Bk2,2||2步骤S448，比较εj和ε0的大小，若εj≤ε0，则SVk2p的值更新为Sknew的第H+I+J+K+L+j行的元素，并执行ε0＝εj和j＝j+1，返回步骤S444；若εj＞ε0，则执行步骤S449；步骤S449，计算状态变量SVk2与各个控制变量CVi6间的相关性系数rk2,i6，具体公式如下所示： 式中，CovSk2,Ci6+1为Sk2与Ci6+1的协方差，VarSk2为Sk2的方差，VarCi6+1为Ci6+1的方差；记rk2,i6绝对值中的最大值为rk2,m，则与状态变量SVk2相关性最大的控制变量为CVm；步骤S4410，建立状态变量SVk2的分段线性模型如下： 步骤S45，比较k2与M+R+W+Y+1的大小，若k2小于M+R+W+Y+1，则执行k2＝k2+1，并返回步骤S42；若k2等于M+R+W+Y+1，则执行步骤S46；步骤S46，由步骤S42到步骤S45获得的各个状态变量的分段线性模型共同构成综合能源系统分段线性化模型：

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