本发明属于电力系统技术领域，涉及一种考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法。
背景技术
随着电力市场改革进程的推进，综合能源系统成为未来能源发展的重要趋势。相比于传统的配电网功能模式，用户侧综合能源系统能够为用户提供电、热、冷、气等多种能源，并利用不同能源的双向互动潜力来提高用户侧用能策略的灵活性。然而，用户侧综合能源系统复杂的能源转换机制为安全稳定供电带来风险，常规的电力系统风险评估方法已不能满足需求，以亟需一种考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法，其考虑了多种能源在传输、转换上的耦合交互关系对系统带来的影响，能够更准确地对用户侧综合能源系统运行风险进行评估。
为此，本发明采用如下的技术方案：
一种考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法，方法采用蒙特卡洛方法模拟仿真，其步骤包括：
步骤1、初始化用户侧综合能源系统的能源供给、需求，建立用户侧综合能源互动系统协同分析模型；
步骤2、初始化综合能源系统各元件停运率参数；
步骤3、根据各能量传输、转化元件停运率参数，随机生成各元件实时状态；
步骤4、基于各元件实时状态，更新能量传输/转化矩阵参数；
步骤5、计算用户侧综合能源系统的运行风险评估指标；
步骤6、判定风险评估指标是否满足收敛条件，若否，返回步骤3，若是，结束并输出风险评估指标数值。
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤1所述综合能源系统的供给可由系统日前、日间调度计划而得；综合能源系统的需求可通过负荷预测而得；步骤1的实现包括：
所述用户侧综合能源互动系统协同分析模型，应充分考虑到综合能源系统在多种能源传输、转换的耦合交互关系。该用户侧综合能源系统采用能源集线器模型，该模型的具体描述为：
(1)式中，le、lh、lc、lg分别表示用户电、热、冷、气的需求；pe、ph、pc、pg分别表示综合能源系统电、热、冷、气的供给；v表示用能的分配系数，η表示系统能量传输/转换效率，二者的下标均表示能源的传输转换方向，如ee表示电能用于电负荷、eh表示电能用于供热、ec表示电能用于制冷、eg表示电能用于产生天然气、gh表示天然气用于制热。其他由低品位能源(热、冷)向高品位能源(电、气)的转换形式，诸如he热能用于产生电能、hg热能用于产生天然气、及ce、cg的能源转换方式，效率极低或是在技术上难以实现，所以在本发明所涉及的用户侧综合能源互动系统中不予考虑，这些用能分配系数以及能源传输/转换效率均设为0。以电能用于供热为例，veh表示电能转换热能的分配系数，ηeh表示系统综合电制热的能效比：
(2)式中qi表示第i个电制热设备的输入电量，k表示电转热设备总数，包括空调、热泵、热电机组等。其他下标同理计算。
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤2所述的综合能源系统元件停运率参数可由历史统计数据而得；
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤3的实现可以通过计算机根据该元件停运率，生成元件实时状态(正常、停运)；
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤4的实现包括：
由于在本发明所述的综合能源系统风险评估方法中，考虑的风险评估周期短，分配系数v保持不变，能量传输/转化效率η与综合能源系统设备实时状态有关，以电-热转换效率为例计算某时刻的期望能源传输/转换效率：
(3)式中pi表示第i个电制热设备停运的概率；n表示电制热设备停运的数量；
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤5所述的运行风险评估指标包括：电负荷损失、热负荷损失、冷负荷损失以及气负荷损失四个指标。
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤5包括：
基于步骤4所述更新后能量传输/转化矩阵，以及用户侧综合能源系统的能源供给矩阵，通过下式计算：
(4)式中，le'、lh'、lc'、lg'分别表示用户电、热、冷、气的实际供给量；η'表示该实时状态下系统综合能量传输/转换效率。
电负荷损失、热负荷损失、冷负荷损失以及气负荷损失四个指标计算方法如下：
其中lx＝le,lh,lc,lg。
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤6所述的收敛条件为：
式中，m表示步骤3-步骤6循环的次数；e(δlx)表示δlx的均值；σ(δlx)表示δlx的标准差。
本发明具有的有益效果如下：
本发明的方法为一种在用户侧综合能源系统多能耦合交互关系背景下，充分考虑用户行为对综合能源系统运行风险影响的评估方法；本发明的运行风险评估方法考虑了多种能源在传输、转换上的耦合交互关系对系统带来的影响，能够更准确地对用户侧综合能源系统运行风险进行评估，可提高用户侧用能策略的灵活性、和安全稳定性。
具体实施方式
本发明的考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法，方法采用蒙特卡洛方法模拟仿真，其步骤包括：
步骤1、初始化用户侧综合能源系统的能源供给、需求，建立用户侧综合能源互动系统协同分析模型；
步骤2、初始化综合能源系统各元件停运率参数；
步骤3、根据各能量传输、转化元件停运率参数，随机生成各元件实时状态；
步骤4、基于各元件实时状态，更新能量传输/转化矩阵参数；
步骤5、计算用户侧综合能源系统的运行风险评估指标；
步骤6、判定风险评估指标是否满足收敛条件，若否，返回步骤3，若是，结束并输出风险评估指标数值。
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤1所述综合能源系统的供给可由系统日前、日间调度计划而得；综合能源系统的需求可通过负荷预测而得；步骤1的实现包括：
所述用户侧综合能源互动系统协同分析模型，应充分考虑到综合能源系统在多种能源传输、转换的耦合交互关系。该用户侧综合能源系统采用能源集线器模型，该模型的具体描述为：
(1)式中，le、lh、lc、lg分别表示用户电、热、冷、气的需求；pe、ph、pc、pg分别表示综合能源系统电、热、冷、气的供给；v表示用能的分配系数，η表示系统能量传输/转换效率，二者的下标均表示能源的传输转换方向，如ee表示电能用于电负荷、eh表示电能用于供热、ec表示电能用于制冷、eg表示电能用于产生天然气、gh表示天然气用于制热。其他由低品位能源(热、冷)向高品位能源(电、气)的转换形式，诸如he热能用于产生电能、hg热能用于产生天然气、ce、cg能源转换方式，效率极低或是在技术上难以实现，所以在本发明所涉及的用户侧综合能源互动系统中不予考虑，这些用能分配系数以及能源传输/转换效率设为0。以电能用于供热为例，veh表示电能转换热能的分配系数，ηeh表示系统综合电制热的能效比：
(2)式中qi表示第i个电制热设备的输入电量，k表示电转热设备总数，包括空调、热泵、热电机组等。
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤2所述的综合能源系统元件停运率参数可由历史统计数据而得；
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤3的实现可以通过计算机根据该元件停运率，生成元件实时状态(正常、停运)；
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤4的实现包括：
由于在本发明所述的综合能源系统风险评估方法中，考虑的风险评估周期短，分配系数v保持不变，能量传输/转化效率η与综合能源系统设备实时状态有关，以电-热转换效率为例计算某时刻的期望能源传输/转换效率：
(3)式中pi表示第i个电制热设备停运的概率；n表示电制热设备停运的数量；
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤5所述的运行风险评估指标包括：电负荷损失、热负荷损失、冷负荷损失以及气负荷损失四个指标。
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤5包括：
基于步骤4所述更新后能量传输/转化矩阵，以及用户侧综合能源系统的能源供给矩阵，通过下式计算：
(4)式中，le'、lh'、lc'、lg'分别表示用户电、热、冷、气的实际供给量；η'表示该实时状态下系统综合能量传输/转换效率。
电负荷损失、热负荷损失、冷负荷损失以及气负荷损失四个指标计算方法如下：
其中lx＝le,lh,lc,lg。
在上述考虑多能耦合交互的用户侧综合能源系统运行风险评估方法中，步骤6所述的收敛条件为：
式中，m表示步骤3-步骤6循环的次数；e(δlx)表示δlx的均值；σ(δlx)表示δlx的标准差。