考虑电转气装置的电‑气互联系统可靠性建模及其评估方法与流程

本发明属于综合能源系统领域，目的是实现电-气互联系统可靠性评估，具体涉及基于电转气装置和燃气机组的能流模型、考虑风电弃用的电/气/热负荷削减优化模型、电-气互联系统可靠性评估指标内容。
背景技术：
：近年来，随着气电装机规模的不断提升以及电转气(power-to-gas，p2g)技术的日趋成熟，电力、天然气系统间的耦合关系愈加深化。引入p2g装置不仅实现了电、气子系统间能量的双向流动，而且为风电的大量存储与运输提供了新的解决思路，因此，含p2g的电-气互联系统成为未来能源领域发展的重要趋势之一。然而，含p2g的电-气互联系统具有的规模大、设备类型繁多/运行特性各异、随机性强烈特征，大大增加了系统可靠性评估的建模、计算复杂度。目前，电力、天然气系统可靠性评估的研究多局限于电、气子系统，忽略了系统间的耦合与转化关系，难以实现系统供电、供气可靠性水平以及弃风严重程度的准确量化。因此，亟需展开含p2g的电-气互联系统可靠性评估的研究，为系统规划建设、安全运行提供更加科学、合理的决策依据。目前针对含p2g的电-气互联系统可靠性评估方面的研究还处于起步阶段。可靠性评估包括三个基本步骤：系统状态选取、系统状态分析、可靠性指标计算，其中系统状态分析包括能流计算和负荷削减计算两部分内容。从系统状态分析模型来看，现有能流模型和负荷削减模型中，均存在未考虑实际系统中存在的弃风问题，以及未计及p2g装置在弃风时开启的实际运行特性的缺点；此外，现有负荷削减模型还未计及燃气热电联产机组热负荷的削减情况。从可靠性指标来看，现有研究提出负荷削减概率和损失严重程度的系统级指标，而未对p2g装置的利用情况及其对系统可靠性影响的设备级指标进行量化分析。由此可知，在含p2g的电-气互联系统可靠性评估的相关研究中，无论是能流模型、负荷削减优化模型还是可靠性评估指标都有待进一步研究，以准确、全面地评估含p2g的电-气互联系统的可靠性水平。现有可靠性评估存在以下问题：一是忽略了实际系统中存在的“弃风限电”现象，二是没有考虑p2g装置的实际运行特性，三是没有考虑燃气热电联产机组的热负荷削减情况，四是缺乏设备级可靠性指标。技术实现要素：本发明的目的是针对现有的电-气互联系统可靠性评估的能流模型、负荷削减模型、可靠性评估指标的不足，提出考虑p2g装置的电-气互联系统可靠性建模及其评估方法。为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，首先计及弃风现象，建立基于p2g装置和燃气机组的能流模型、考虑风电弃用的电/气/热负荷削减优化模型；其次，从系统、设备两个角度出发，建立电-气互联系统的电力不足期望、气量不足期望、热力不足期望和弃风期望的系统级可靠性指标，以及p2g利用概率、p2g容量利用率和p2g贡献系数的设备级可靠性指标；再次，在所建的能流模型、负荷削减模型和评估指标的基础上，进一步考虑元件故障、电/气/热负荷和风电功率多种随机性因素，提出含p2g的电-气互联系统可靠性评估的步骤与流程图；最后，在matlab平台上通过程序实现含p2g的电-气互联系统可靠性评估的计算与分析工作。(1)其具体方法步骤如下：建立基于p2g装置和燃气机组的能流模型基于电力系统、天然气系统以及各耦合元件(p2g装置、燃气机组)的数学模型，构建含p2g的电-气互联系统能流模型(以下i和j为电力节点，m和n为天然气节点)：其中，式(1)是电力系统节点有功平衡方程，式(2)是电力系统节点无功平衡方程，式(3)是天然气系统节点流量平衡方程。式中，pg,i、qg,i分别为电力系统节点i的非燃气常规机组的有功出力和无功出力；pgas,i、qgas,i分别为电力系统节点i的燃气发电机组的有功出力和无功出力；pchp,i、qchp,i分别为电力系统节点i的燃气热电联产机组的有功出力和无功出力；pd,i、qd,i分别为电力系统节点i的有功负荷和无功负荷；pi、qi分别为电力系统节点i的注入有功功率和无功功率；pw,i、δpw,i分别为电力系统节点i的风电场的风电功率和弃风量；qc,i、pp2g,i分别为电力系统节点i的无功电源功率和p2g装置消耗电功率；fgas,m、fchp,m分别为天然气系统节点m的燃气发电机组的消耗气流和燃气热电联产机组的消耗气流；fp2g,m为天然气系统节点m的p2g装置的注入气流；fg,m、fd,m分别为天然气系统节点m的气源注入气流和节点气负荷；fm为天然气系统节点m的注入气流。ne、nm是电力系统节点和天然气系统节点的总数。以下是所建能流模型的p2g装置和燃气机组模型以及节点注入功率、气流方程。1)p2g装置模型当电-气互联系统存在弃风现象时，通过开启p2g装置可将富余风电转化为天然气，注入天然气系统的输气管道进行存储和运输。因此，p2g装置的消耗电功率与注入气流之间的关系如下(以下k为p2g装置和燃气机组的序号)：其中，pp2g,k、fp2g,k分别为p2g装置k的消耗电功率和注入气流，ηp2g,k为p2g装置k的转化效率；ghv为天然气高热值，取值1015btu/scf；δpw,i为电力系统节点i的风电场弃风量。nw、nc是风电场和p2g装置的总数。2)燃气机组模型燃气发电机组与燃气热电联产机组是电-气互联系统中常见的燃气机组。我国燃气热电联产机组一般采用“以热定电”的运行模式。两种燃气机组的消耗气流与输出电功率之间满足如下方程：fchp,k＝pchp,k/(ηchp,kghv),k＝1,2,...,nb(6)pchp,k＝hchp,k/νchp,k,k＝1,2,...,nb(7)其中，pgas,k、fgas,k分别为燃气发电机组k的有功出力和消耗气流；pchp,k、fchp,k分别为燃气热电联产机组k的有功出力和消耗气流。αg,k、βg,k、γg,k为燃气发电机组k的耗量系数；ηchp,k、vchp,k分别为燃气热电联产机组k的转化效率和热电比；hchp,k为燃气热电联产机组k的热负荷。na、nb是燃气发电机组和燃气热电联产机组的总数。3)节点注入功率、气流方程电力系统节点i的注入有功功率pi和注入无功功率qi，以及天然气系统节点m的注入气流fm计算公式如下：式中，vi和vj分别是电力系统节点i和j的电压幅值；gij和bij分别为节点导纳矩阵y中第i行第j列元素的实部和虚部；θij是电力系统节点i与j的电压相角差；amr是节点-管道关联矩阵a中第m行第r列元素；emq是节点-压缩机关联矩阵e中第m行第q列元素；tmq是节点-压缩机入口节点关联矩阵t中第m行第q列元素。nl、np分别为输气管道和压缩机支路的总数。lr为流过天然气输气管道r(以下r为输气管道的序号)的流量，cq为流过天然气压缩机支路q(以下q为压缩机支路的序号)的流量，τq为压缩机支路q消耗的流量，三者具体计算公式如下：对于天然气系统中输气管道r，稳态条件下管道流量lr为式中，m和n分别为输气管道的首端节点和末端节点；πm、πn分别为节点m和n的气压；kr为输气管道r的管道系数；smn表征气体流动方向。天然气在管道输送的过程中，会存在一定的压力损失，因此系统中常配置一定数量加压站。加压站较为经济选择是采用燃气压缩机来升高压力，其工作中消耗的气体流量取自支路，可效为压缩机进口节点的气负荷。燃气压缩机消耗的流量τq计算公式如下：式中，m和n分别为压缩机支路的进口节点和出口节点；hq为压缩机支路q消耗的电功率；cq为流过压缩机支路q的流量；bq为压缩机支路q的压缩机系数；zq为压缩机支路q的进口气体压缩因子；α为绝热系数；αc,q、βc,q、γc,q为压缩机q的耗量系数。(2)建立考虑风电弃用的电/气/热负荷削减优化模型根据能流模型的计算结果，若出现电压越限、气压越限、支路功率过载、能流不收敛的问题，则需进行负荷削减量和弃风量的计算。为尽可能避免系统出现负荷削减以及风电弃用的现象，或在不可避免时使负荷削减量与弃风量达到最小，建立考虑风电弃用的电/气/热负荷削减优化模型来实现该目标。①目标函数式中，ce,i是电负荷节点i的负荷削减变量；cg,m是气负荷节点m的负荷削减变量；ch,k是燃气热电联产机组k的热负荷削减变量；δpw,i是风电场i的弃风变量；nd是电负荷节点的总数，ng是气负荷节点的总数；λe,i为表征各电负荷重要性的权重因子，λg,m为表征各气负荷重要性的权重因子，λh,k为表征各热负荷重要性的权重因子，λw,i为表征各风电场弃风严重性的权重因子。②式约束考虑电负荷削减变量ce,i、气负荷削减变量cg,m、热负荷削减变量ch,k和弃风变量δpw,i以及电转气装置，基于电力系统中的节点有功平衡方程(1)、无功功率平衡方程(2)和天然气系统中的节点流量平衡方程(3)，以及燃气热电联产机组方程(7)，建立如下式约束：pg,i+pgas,i+pchp,i+pw,i+ce,i-pp2g,i-δpw,i-pd,i-pi＝0,i＝1,2,...,ne(16)qg,i+qgas,i+qchp,i+qc,i-qd,i+ce,i(qd,i/pd,i)-qi＝0,i＝1,2,...,ne(17)fg,m+fp2g,m+(cg,m/ghv)-fgas,m-fchp,m-fd,m-fm＝0,m＝1,2,...,nm(18)pchp,k＝(hchp,k-ch,k)/νchp,k,k＝1,2,...,nb(19)式中，各变量的定义和计算公式均与能流模型中相同，其中，p2g装置和燃气机组的各变量仍满足式(4)-(6)。③不式约束电-气互联系统的综合负荷削减优化模型的不式约束包括：式(20)-(23)的电负荷、气负荷、热负荷削减变量和弃风变量的上下限约束；式(24)-(28)的含电转气装置的各耦合元件的运行约束；式(29)-(31)的天然气系统节点气压约束、气源注气量约束、压缩机压缩比约束；式(32)-(35)的电力系统节点电压约束、非燃气常规机组出力约束、线路功率约束。0≤ce,i≤pd,i,i＝1,2,...,nd(20)0≤ch,k≤hchp,k,k＝1,2,...,nb(22)0≤δpw,i≤pw,i,i＝1,2,...,nw(23)式中，tl是输电线路l流过的功率；rq是压缩机支路q的压缩比。nr是输电线路的总数，nu是非燃气常规机组的总数，ns是天然气气源的总数。(3)含p2g的电-气互联系统可靠性评估指标为实现含p2g的电-气互联系统可靠性的定量评估，本节从系统级和设备级两个角度出发，提出电力/气量/热力不足期望、弃风期望的系统级可靠性指标，以及p2g利用概率、p2g容量利用率和p2g贡献系数的设备级可靠性指标，用于评估系统可靠性水平、弃风严重程度，以及p2g装置的利用情况和其对系统可靠性的影响。①电力/气量/热力不足期望与弃风期望的系统级可靠性指标eedns为系统电力不足期望值(mw)，该指标用以反映系统中对电负荷的供应水平；egdns为气量不足期望值(mw)，该指标用以反映系统中对气负荷的供应水平；ehdns为热力不足期望值(mw)，该指标用以反映系统中对热负荷的供应水平；ewpa为系统弃风期望值(mw)指标，该指标用以反映系统中弃风现象的严重程度。以上指标的表达式为：式中，p(x)为系统状态x的概率；g1为出现电负荷削减的状态集合；g2为出现气负荷削减的状态集合；g3为出现热负荷削减的状态集合；g4为出现风电弃用现象的状态集合。ce(x)为系统状态x的电负荷削减量，cg(x)为系统状态x的气负荷削减量，ch(x)为系统状态x的热负荷削减量，δpw(x)为系统状态x的弃风量，以上计算公式如下：②p2g装置的设备级可靠性指标pup为p2g利用概率，该指标用以反映p2g装置开启的可能性，同时也是系统出现弃风现象的概率，其表达式为：式中，pupk为p2g装置k的利用概率，g5,k为p2g装置k处于开启状态的状态集合。pcu为p2g容量利用率，该指标用以反映p2g装置容量的利用情况。pcu于p2g装置消耗电功率与其装置容量比值的期望值：式中，pcuk为p2g装置k的容量利用率；cp2g,k为p2g装置k的装置容量。pedb为p2g对电力不足期望值贡献系数，pgdb为p2g对气量不足期望值贡献系数，phdb为p2g对热力不足期望值贡献系数，pwab为对弃风期望值贡献系数。以上指标用以反映p2g装置接入后单位容量对系统可靠性指标的贡献度，它们于p2g装置接入前、后系统可靠性指标的改变量与p2g装置容量的比值：pedbk＝(eedns0-eedns1)/cp2g,k(46)pgdbk＝(egdns0-egdns1)/cp2g,k(47)phdbk＝(ehdns0-ehdns1)/cp2g,k(48)pwabk＝(ewpa0-ewpa1)/cp2g,k(49)式中，pedbk为p2g装置k对电力不足期望值贡献系数；pgdbk为p2g装置k对气量不足期望值贡献系数；phdbk为p2g装置k对热力不足期望值贡献系数；pwabk为p2g装置k对弃风期望值贡献系数；其中，各系统级指标的下标0和1分别代表p2g装置k接入前和接入后。(4)含p2g的电-气互联系统可靠性评估步骤完成以上3个步骤的工作之后，就可以进行系统可靠性评估，下面介绍可靠性评估的流程和具体步骤：①状态抽样：利用非序贯蒙特卡洛模拟法对系统元件(气源、输气管道、压缩机、发电机组、输电线路、变压器)状态、电/气/热负荷、风速随机变量进行抽样，由此确定一个系统状态。②拓扑分析：对抽样得到系统状态进行网络拓扑分析，其主要任务是分析系统节点由支路(输气管道、压缩机、输电线路、变压器)和耦合元件(p2g装置、燃气机组)联接成多少子系统，将有电气/气流/耦合连接的节点和支路归并在一个子系统中，同时整理出该子系统的相关网络拓扑数据；若系统不出现解列情况，则全网为一个系统。③能流计算：对拓扑分析后得到的系统(或子系统)根据所建能流模型进行能流计算，由式(1)-(14)表述的该模型是一组高维非线性方程组，可采用牛顿法对其进行有效求解。判断能流计算结果，若存在电压越限、气压越限、支路功率过载、能流不收敛的问题则进入下一步；否则直接进入第6)步。④负荷削减量与弃风量计算：对存在问题的系统状态利用所建考虑风电弃用的电/气/热负荷削减优化模型进行负荷削减量和弃风量计算，由式(15)-(35)表述的该模型是一个非线性优化问题，内点法可有效求解该问题，调用内点法求解器ipopt可对该优化模型进行有效求解。⑤可靠性指标计算：根据优化模型计算结果，利用式(36)-(43)计算电力不足期望、气量不足期望、热力不足期望和弃风期望的系统级可靠性指标，利用式(44)-(49)计算p2g利用概率、p2g容量利用率和p2g贡献系数的设备级可靠性指标。⑥抽样收敛判据：以可靠性指标的最大方差系数β作为结束抽样的收敛判据，若满足收敛精度则结束模拟，输出可靠性指标；否则进行下一次抽样，返回第1)步。本发明针对现有技术的问题，提出相应改进措施：在能流模型中，将风电场弃风量和p2g装置模型中的消耗电功率、注入气流量引入电力系统有功平衡方程；在负荷削减模型中，优化模型的目标函数中加入热负荷削减量、弃风量变量；在可靠性评估指标中，建立可评估p2g装置对系统可靠性指标贡献度设备级指标。1、在含p2g装置的电-气互联系统可靠性评估模型方面，本发明提出的能流模型不仅考虑了实际系统的弃风现象，也计及了p2g装置的实际运行特性；本发明提出的负荷削减模型不仅实现了系统供电、供气、供热多种供能形式可靠性水平的有效评估，而且能够合理量化系统弃风的严重程度。此外，本发明所提的模型采用电力系统交流模型和天然气系统非线性模型，有效保留了电、气子系统的实际运行特性，使得系统能流计算、负荷削减量计算、弃风量计算更为精确。2、在含p2g装置的电-气互联系统可靠性评估指标方面，本发明提出了电力不足期望、气量不足期望、热力不足期望和弃风期望的系统级可靠性指标，以及p2g利用概率、p2g容量利用率和p2g贡献系数的设备级可靠性指标，用于评估系统可靠性水平、弃风严重程度，以及p2g装置的利用情况和其对系统可靠性的影响。本发明可广泛应用于任何电-气互联系统的可靠性评估计算，特别适用于风电新能源大规模接入电-气互联系统的情况。附图说明图1为本发明方法的程序流程框图图2为ieee14节点标准测试系统图图3为ngs10节点系统结构图图4p2g装置贡献系数随容量变化趋势图中，电力系统节点6接入容量250mw的风电场，同时配置容量10mw的p2g装置；天然气系统节点5、7、9分别提供电力系统1、3、2节点处燃气发电机组g1、g3以及燃气热电联产机组g2的用气需求，天然气系统节点6、7、10的自然气负荷分别为180mmcfd、180mmcfd、298mmcfd，燃气热电联产机组g2的热负荷为166.8mw；p2g装置合成的天然气由节点2注入天然气系统。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。(1)输入基础数据ieee14-ngs10电-气互联系统由ieee14节点电力系统和ngs10节点天然气系统两部分组成。其中电力系统基础数据参见ieee14节点标准系统，为使系统状态可能出现切负荷，将电负荷水平增加至基荷的1.58倍。天然气系统基础数据参见文献[1]中ngs10节点数据。本实施例中假设电负荷、气负荷、热负荷的随机特性均服从正态分布，其标准差为各节点负荷期望值的5％；风速服从两参数威布尔分布，尺度参数为3.97，形状参数为10.7，采用恒功率1控制方式。其中风电转换模型如下：式中，pw,i为风电场i的风电功率，pr,i为风电场i的额定功率，vin,i，vr,i，vo,i分别为风电场i的切入风速、额定风速和切出风速。模型中的切入风速、切出风速和额定风速分别为3m/s、25m/s、15m/s。其次，输入可靠性评估参数，ieee14节点标准系统的可用元件包括5个发电机、3个变压器和20条输电线路；ngs10节点系统的可用元件包括2个气源、3个压缩机和6条输气管道。电力系统和天然气系统中各元件的可用率如表1所示，燃气机组和p2g装置的耦合元件模型参数取值如表2所示，天然气系统压缩机模型参数取值如表3所示：表1系统元件的可用率表元件气源输气管道压缩机发电机线路变压器不可用率0.0030.0010.0050.030.0010.008表2耦合元件模型参数表表3天然气压缩机参数表(2)系统状态选择本发明采用非序贯蒙特卡洛法对系统状态抽样，其基本思路是运用随机数序列产生一系列的实验样本。当样本数量足够大时，根据中心极限定理或大数定律，样本均值可作为数学期望的无偏估计。样本均值的方差是估计精度的一个标识。设抽样总次数为m次，每次抽取的都是一个完全独立的状态，则每一次抽取的系统状态概率如下：在蒙特卡洛抽样过程中，首先需要对元件运行状态进行随机抽样。对系统元件(发电机、输电线路、变压器、气源、输气管道、压缩机)不可用概率的抽样，产生系统元件状态样本。ii表示第i个元件的状态，ui表示第i个元件不可用概率。对第i个元件随机抽取在[0,1]区间的均匀分布随机数ri，有除了对元件运行状态进行抽样之外，负荷功率和风电功率也需要进行随机抽样。即使系统发生故障的地方相同，但是由于负荷和风速的波动性，每次抽取的状态也不尽相同。故在本发明中，假设每次抽取的状态都是完全独立的，则每个系统状态的概率都是一样的。(3)电-气互联系统拓扑分析对选择的系统状态进行拓扑分析，其实质是系统连通性判断。拓扑分析的主要任务是分析整个系统的节点由支路(输电线路、输气管道、变压器、压缩机)和耦合元件(燃气机组、p2g装置)联接成多少子系统，将有电气/气流/耦合连接的节点和支路归并在一个子系统中，同时整理出该子系统的相关网络拓扑数据；若系统不出现解列情况，则全网为一个系统。(4)建立基于p2g装置和燃气机组的能流模型对拓扑分析后得到的系统(或子系统)根据所建能流模型进行能流计算，由式(1)-(10)表述的该模型是一组高维非线性方程组，可采用牛顿法对其进行有效求解。其中电力系统子系统中：节点1为平衡节点，节点2、3、6、8为pv节点，其余节点为pq节点；因此有13个节点的电压相角是未知量，9个节点的电压幅值是未知量。电力系统有22个未知量。因此对于pq和pv节点可列写13个有功功率不平衡量方程式，对于pq节点可列写9个无功功率不平衡量方程式。除上述的未知量之外，节点2的chp机组的发电功率也为未知量，可列写1个燃气热电联产机组的平衡方程(热电比)。天然气系统子系统中：节点1为平衡节点，压缩机1采用压缩比1.2的定变比控制，压缩机2采用压缩比1.6的定变比控制，压缩机3采用恒气压760psia的定气压控制。因此天然气系统中有9个未知量，分别为3个压缩机支路流量，和6个节点气压。对于9个非平衡节点，可列写9个流量平衡方程式。除上述的未知量之外，节点5的燃气热电联产机组的消耗气量也为未知量，可列写1个chp机组的平衡方程(热电效率)；同时节点燃气发电机组的消耗气量也为未知量，可利用燃气发电机组的平衡方程和平衡节点1的有功功率平衡方程。综上可知，未知量的个数与方程个数相同，因此模型可解。(5)建立考虑风电弃用的电/气/热负荷削减模型1)以电负荷、气负荷、热负荷削减量和弃风量之和最小为优化目标。由于系统中共有11个电负荷，3个自天然气负荷，1个热负荷，1个风电场，因此目标函数中电负荷、气负荷、热负荷削减变量和弃风变量共有15个，各节点的负荷削减、风电弃用权重因子均取1。2)考虑电负荷削减变量ce,i、气负荷削减变量cg,m、热负荷削减变量ch,k和弃风变量δpw,i以及电转气装置，基于电力系统中的节点有功、无功功率平衡方程和天然气系统中的节点流量平衡方程，以及p2g装置和燃气热电联产机组方程，建立式约束。由于系统中共有14个电力系统节点，10个天然气节点，1个燃气热电联产机组，因此根据所建模型要求，共有39个值约束，包括28个电力系统有功平衡约束和28个无功平衡约束、10个天然气流量平衡约束和1个燃气热电联产机组运行约束。3)电-气互联系统的综合负荷削减优化模型的不式约束包括：11个电负荷削减变量上下限约束、2个气负荷削减变量上下限约束、1个热负荷削减变量上下限约束和1个弃风变量上下限约束；1个p2g装置容量约束、4个燃气发电机组容量约束、2个燃气热电联产机组容量约束；10个天然气系统节点气压约束、2个气源注气量约束、3个压缩机压缩比约束；14个电力系统节点电压约束、2个非燃气常规机组出力约束、13个线路功率约束。模型中变量的不式约束上下限如下表所示：表4不式约束上下限表(6)可靠性指标计算重复步骤(2)～(5)，直到满足蒙特卡罗模拟的收敛条件。通过m次蒙特卡洛抽样，可靠性指标可由下式进行估计：式中，表示任意可靠性指标(如电力不足期望值指标)的估计值；xi是第i个抽样状态计算得到输出量(如电负荷削减量)。可靠性指标的标准方差估计为蒙特卡罗模拟达到的精度水平可用方差系数来度量，其定义为估计量的标准差除以估计量方差系数常用作收敛准则。满足蒙特卡洛模拟的收敛条件则结束抽样，然后可进行电-气互联系统可靠性评估指标计算，本发明计算的可靠性指标包括系统级可靠性指标和设备及可靠性指标。设置几组不同的风电渗透率和不同电转气装置容量的场景，观察电负荷削减量、气负荷削减量、热负荷削减量和弃风量的变化情况以及电转气装置的利用情况和其对负荷削减量和弃风量的影响。1)风电渗透率对可靠性指标的影响在系统总装机容量不变的情况下，设置9组不同风电渗透率σ(风电装机占系统总装机容量的比例)的场景，观察电力不足期望、气量不足期望、热力不足期望、弃风期望和p2g利用概率指标的变化情况，其结果如表5所示。表5不同风电渗透率下可靠性指标计算结果由表5可知，随着风电渗透率的提升，eedns和egdns指标均呈现先减小后增大的趋势，而ehdns指标基本不变。在渗透率较低时，系统弃风量为0，p2g装置没有启用；然而，随着渗透率不断增大，由于风电外送通道功率和电源调节能力有限，出现弃风现象且严重程度不断增加(当σ从20％上升到40％时，ewpa指标从0.0326mw增加到35.2063mw)，同时p2g装置的利用概率也不断增加(当σ从20％上升到40％时，pup指标从2.7％上升到56.7％)。因此，在风电渗透率较高时，需考虑合理弃风手段，才能准确评估系统可靠性水平和弃风严重程度。2)p2g装置容量对可靠性指标的影响在风电渗透率30％的情况下，设置6组不同p2g装置容量的场景，观察电力不足期望、气量不足期望、热力不足期望、弃风期望和p2g容量利用率指标的变化情况，其结果如表6所示。表6不同p2g装置容量下可靠性指标计算结果从表6可知，随着p2g装置容量的提升，系统弃风严重程度不断降低(当cp2g从0mw上升到30mw时，ewpa指标从11.83mw下降到4.67mw)，系统供电、供气可靠性得到改善，但p2g装置容量利用率有所下降。进一步计算p2g装置对各系统级指标的贡献系数，绘制贡献系数指标变化趋势图，如下图4所示。从图中可看出，p2g装置对弃风量指标的单位容量贡献度明显高于对其他系统级可靠性指标，并且装置容量对各系统级可靠性指标的贡献度均存在转折点，当容量超过转折点后，进一步增大装置容量对指标的影响减弱。因此，寻找转折点对于设计和选择p2g装置容量具有一定指导意义。从实验结果可知：本发明提出的考虑电转气装置的电-气互联系统可靠性评估方法，能够有效计及p2g装置的运行特性和系统弃风量的影响，实现电-气互联系统系统供电、供气、供热可靠性水平和系统弃风严重程度的有效评估。综上所述，本发明提出的一种考虑电转气装置的电-气互联系统可靠性评估方法。首先计及弃风现象，提出基于p2g装置和燃气机组的能流模型、考虑风电弃用的电/气/热负荷削减优化模型；其次，从系统、设备两个角度出发，提出电力不足期望、气量不足期望、热力不足期望、弃风期望的系统级可靠性指标，以及p2g利用概率、p2g容量利用率和p2g贡献系数的设备级可靠性指标；再次，在所建的系统状态分析模型和可靠性评估指标的基础上，进一步考虑元件故障、电/气/热负荷和风电功率多种随机性因素，提出含p2g的电-气互联系统可靠性评估的步骤与流程图。本发明很好的考虑了p2g装置的实际运行特性和系统实际弃风现象，通过仿真结果发现风电渗透率与p2g装置均对系统可靠性水平有很大影响。当前第1页12