综合能源系统电压稳定研究（Matlab代码实现）

news2024/9/23 15:30:52

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📋📋📋本文目录如下：🎁🎁🎁

目录

💥1 概述

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码实现

💥1 概述

当前世界资源与环境问题日益突出,对能源系统进行合理的安全评估是保障其经济、稳定运行的重要基础。评估结果不仅可以实时反馈系统的运行情况,还能为其优化调度提供指导。然而,随着多种能源系统形成的综合能源体系规模不断增大、耦合日益紧密、拓扑结构日趋复杂,传统的评估方法多用于能流形式单一、负荷模式固定的场景,已不足以对复杂的综合能源系统供能安全性给出准确评估。

📚2 运行结果

部分代码：

clear;
clc;
tic;
%%% 设置基准值
Hload_B=1;
%非线性，不要动了
Hm_B=1;
%
T_B=1;
CP_B=1;
HK_B=1;

G_B=1;
Gpi_B=1;
Kg_B=1;

%% 迭代参数设置
Elimit=1*10^-5;
Glimit=10;
Hlimit=1*10^-1;
Tmax=100;
%% CHP机组参数
% cm=823200;
cm=755528;
ne=0.0015;

%% 电网参数输入
mpc_E = loadcase('case_E.m');

E_nb = length(mpc_E.bus);
E_n_PQ = sum(mpc_E.bus(:,2) == 1); % PQ 节点个数

P=zeros(1,E_nb); %P,Q为原始数据，Pi,Qi为计算结果
Q=zeros(1,E_nb);
U=ones(1,E_nb); %电压初始值由此确定
theta=zeros(1,E_nb);

P(mpc_E.bus(:,1)) = - mpc_E.bus(:,3);
P(mpc_E.gen(:,1)) = mpc_E.gen(:,2);
Q(mpc_E.bus(:,1)) = - mpc_E.bus(:,4);
U(mpc_E.gen(:,1)) = mpc_E.gen(:,6);
theta(mpc_E.bus(mpc_E.bus(:,2) == 3,1)) = mpc_E.bus(mpc_E.bus(:,2) == 3,9);
% theta = mpc_E.bus(,9);
P = P/mpc_E.baseMVA;
Q = Q/mpc_E.baseMVA;

Y = makeYbus(mpc_E.baseMVA,mpc_E.bus,mpc_E.branch);
G=real(Y); %电导矩阵
B=imag(Y); %电纳矩阵
%% 热网参数输入
mpc_test=case_H();
H_nb = length(mpc_test.bus);
H_nl = length(mpc_test.branch);

hkk=0.2;%热传导系数
Cp=4200;%热媒的比热容
Cp1=4200;

% 原始算例
% hload=[50000,50000,50000,50000,100000,50000,10000,50000,80000,100000,50000,50000,1000000];
% 增加热功率

% index = (Gpipe(:,5)~=3);
% temp = sum(index);
% Ag = sparse(Gpipe(index,1),1:temp,-1,G_nb,temp) + sparse(Gpipe(index,2),1:temp,1,G_nb,temp);

%输入平衡节点气压单位bar 负荷节点默认为0
Gp1=[5.000 5.000]/Gpi_B;
%天然气系统数据处理
zg = sum(Gpipe(:,5) == 3);
%计算管道常数
% Kr = 70840/Kg_B./sqrt(Gpipe(:,3))';
% disp('管道摩擦系数：');
% disp(Kr);

%计算迭代初始值，这部分再商量，先假设初值为下述：
Gpi=[4.4973 4.4839 4.4397 4.4394 4.4323]/Gpi_B;

Gpi=[Gp1,Gpi];
Gpi2=Gpi.^2;
% disp('Gpi2:');
% disp(Gpi2);

%计算气网不平衡量
[Gload,Gpi2,dpi2,Ag,Gpipe,Ag2,dGQ,dG] = GUnbalanced(0,Gpi2,Ag,Gpipe,G_nl,zg,0,Gload,gas);
% 计算热网不平衡量
[Cs,bs,Cr,br,hk,hT0source] = H_un(mh,lh,sh,hkk,Hpipe,HTs,Hm,hT0,HTrload,Cp1);
[dP_H,dp_H,dTs,dTr] = bupinghengliang(Cp,As1,Hm,hT0,Bh,HK,Cs,HTsload,bs,Cr,HTrload,br,Hload);
%整合为一整个不平衡量
dEGH=[dP';dQ';dP_H;dp_H;dTs;dTr;dG];
% disp('整个的不平衡量：');
% disp(dEGH);

%% 牛拉法大循环开始
for round=1:Tmax
fprintf('第%d次迭代\n',round);

%%%%%%%%%%%耦合设备转换
hT0source=40/T_B;
% PG=Cp*(Hm(1)+Hm(4))*(HTssource-hT0source);
PG=Cp*Hm(1)*(HTssource-hT0source);
P(30)=(PG/cm);
Gload(3)=PG/(cm*ne);
% 计算雅克比矩阵
% 求解Jee
J=Jacobi( E_nb,E_n_PQ,U,theta,B,G,Pi,Qi );
% J = -makeJac();PQ 顺序不同%$%
% disp('Jee:');
% disp(J);

% 求解Jhh
[HJhh] = HJacobi(nh,mh,lh,Cp,HTsload,HTs,hT0,As1,Bh,HK,Hm,Cs,Cr,Hpipe,hk);
% 求解Jgg
for i=1:G_nl - zg
D(i,i)=dGQ(i)/(2*dpi2(i));
end
% disp(D);
Jgg=-Ag2*D*Ag2';
% disp('Jgg：');
% disp(Jgg);

% Jgh(3,1)=Cp*Hm(4)*(HTssource-hT0source)/(cm*ne);
% Jgh(3,4)=Cp*Hm(1)*(HTssource-hT0source)/(cm*ne);
Jgh(3,1)=Cp*(HTssource-hT0source)/(cm*ne);
% disp('Jgh');
% disp(Jgh);

% 求解Jge
Jge=zeros(5,E_n_PQ+E_nb-1);

% 求解Jhe
Jhe=zeros(mh+2*lh,E_n_PQ+E_nb-1);

% 求解Jhg
Jhg=zeros(mh+2*lh,5);

% 合成整个的雅克比矩阵
JEGH=[J,Jeh,Jeg;
Jhe,HJhh,Jhg;
Jge,Jgh,Jgg];
% disp('JEGH');
% disp(JEGH);

con(round) = cond(JEGH);
con1=max(con);

% 求解修正量
[dtheta,dU,dHm,dHTsload,dHTrload,dppp] = EGHcorrect(E_nb,E_n_PQ,mh,lh,U,dEGH,JEGH,5);

% 修正状态量
% 修正电网状态量
U=U+dU;
   theta=theta+dtheta;
%    disp('节点电压幅值：');
%    disp(U);
%    disp('节点电压相角：');
%    disp(rad2deg(theta));
% 修正热网状态量
Hm=Hm+dHm;
HTsload=HTsload+dHTsload;
HTrload=HTrload+dHTrload;
% disp('修正后的管道流量：');
% disp(Hm);
% disp('修正后的节点供热温度：');
% disp(HTsload);
% disp('修正后的节点回热温度：');
% disp(HTrload);
% 修正气网状态量
Gpi2=Gpi2+dppp;
% disp('修正后的节点气压值');
% disp(Gpi2);

% 判断方向
% [As1,Hpipe,Hm] = panduan(mh,Hpipe,As1,Hm);

% 求解不平衡量
% 计算电网不平衡量
[dP,dQ,Pi,Qi]=EUnbalanced( E_nb,E_n_PQ,P,Q,U,G,B,theta );
[ref, pv, pq] = bustypes(mpc_E.bus, mpc_E.gen);
V = U' .* exp(theta' * j);
Vm = U';
mpopt = mpoption;
mis = V .* conj(Y * V) - makeSbus(mpc_E.baseMVA, mpc_E.bus, mpc_E.gen, mpopt, Vm);
F = [ real(mis(1:38));%pv;pq;30：
imag(mis(pq)) ];
%计算气网不平衡量
[Gload,Gpi2,dpi2,Ag,Gpipe,Ag2,dGQ,dG] = GUnbalanced(0,Gpi2,Ag,Gpipe,G_nl,zg,0,Gload,gas);
% 计算热网不平衡量
[Cs,bs,Cr,br,hk,hT0source] = H_un(mh,lh,sh,hkk,Hpipe,HTs,Hm,hT0,HTrload,Cp1);
[dP_H,dp_H,dTs,dTr] = bupinghengliang(Cp,As1,Hm,hT0,Bh,HK,Cs,HTsload,bs,Cr,HTrload,br,Hload);
%整合为一整个不平衡量
dEGH=[dP';dQ';dP_H;dp_H;dTs;dTr;dG];
% disp('整个的不平衡量：');
% disp(dEGH);

% 判断收敛
if (max(abs(dP))<Elimit && max(abs(dQ))<Elimit ) && max(abs(dP_H))<Hlimit && max(abs(dp_H))<Hlimit && max(abs(dTs))<Hlimit && max(abs(dTr))<Hlimit && max(abs(dG))<Glimit
break;
end
end
%% 迭代结束，判断收敛，输出结果
if (max(abs(dP))<Elimit && max(abs(dQ))<Elimit ) && max(abs(dP_H))<Hlimit && max(abs(dp_H))<Hlimit && max(abs(dTs))<Hlimit && max(abs(dTr))<Hlimit && max(abs(dG))<Glimit
disp('计算收敛');
else
disp('计算不收敛');
end
disp('************最终结果*************');
fprintf('迭代总次数：%d\n', round);
disp('***电网计算结果：')
disp('节点电压幅值：');
disp(U);
disp('节点电压相角：');
disp(rad2deg(theta));
disp('有功计算结果：');
disp(Pi);
disp('无功计算结果：');
disp(Qi);
disp('***热网计算结果：');
disp('负荷节点供热温度:');
disp(HTsload);
disp('负荷节点回热温度:');
disp(HTrload);
disp('热源回热温度:');
disp(hT0source);
disp('热网管道流量：');
disp(Hm);
disp('***气网计算结果：');
disp('天然气网络各节点压力：');
Gpi=sqrt(Gpi2);
disp(Gpi);
disp('天然气网络各管道流量：');
disp(dGQ);
disp('天然气网络负荷：');
disp(Gload);